新型探針問世 測量原子力有了納米“觸角”

科技日報訊 （洪恒飛 柯溢能 記者江耘）記者日前從浙江大學(xué)獲悉，該校胡歡研究員團(tuán)隊聯(lián)合美國IBM沃森研究中心以及東華大學(xué)彭倚天教授團(tuán)隊合作發(fā)明出一種新型納米球探針技術(shù)，可以精準(zhǔn)測量納米到微米尺度范圍的界面，填補(bǔ)了該尺度空缺，解決了納米摩擦學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)瓶頸。

原子力顯微鏡被用于研究物體接觸時的“力量”，其核心構(gòu)件探針如同昆蟲的“觸角”，能夠?qū)悠繁砻娴淖饔昧D(zhuǎn)換成微懸臂梁的彎曲，進(jìn)而通過激光束探測到。其中球形原子力探針在形變、硬度、力學(xué)屬性等方面更具優(yōu)勢。然而傳統(tǒng)球形原子力探針尺寸為1—10微米，在納米尺度的測量存在盲區(qū)。與此同時，球形探針通過膠水粘貼，粘貼位置因難以把控而會影響精確度，遇到高溫或液體容易脫落。

“高能氦離子束可以聚焦成為直徑在0.5納米左右的束斑，像一把超級小的刀，能夠?qū)⒉牧显诩{米尺度任意切割，但在硅材料襯底中注入高能氦離子束會形成隆起。”胡歡說，研究組進(jìn)行了第一個利用氦離子隆起效應(yīng)制造納米球探針的實驗。通過聚焦離子刻蝕在普通原子力顯微鏡探針上雕刻出一個平臺，在平臺上精準(zhǔn)定位后注入高能氦離子束，使得單晶硅隆起，實現(xiàn)了一種穩(wěn)定可靠的納米球探針技術(shù)制造工藝，制成了具有高分辨率、高準(zhǔn)確性、耐高溫的球形探針，針尖的直徑可在100納米到1微米之間精確調(diào)控。

胡歡表示，該技術(shù)有利于促進(jìn)納米摩擦學(xué)、生物材料的測試和研發(fā)，對材料學(xué)、摩擦學(xué)、生物醫(yī)學(xué)都會起到很好的推動作用。研究論文刊發(fā)于學(xué)術(shù)期刊《蘭格繆爾》。 【編輯:陳海峰】

[責(zé)任編輯：楊凡、單提詞]

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