IBM研究人员3D打印世界最小杂志封面

      日前，在苏黎世的IBM研究中心创造了一个世界上最小的杂志封面。科学家们使用一个非常非常小的纳米级小凿子雕刻出了这样一幅图画（见下图）。这幅画小到什么程度呢？要2000幅这样的画才能铺满一颗盐粒。
      科学家们使用一种类似3D打印的技术把上月出版的《国家地理儿童（National Geographic Kids）》杂志的封面雕刻在11X14微米的平面上。

  

      为了创建这样一幅创纪录的微型封面，IBM的科学家发明了一种微型的“凿子”，这个凿子带有可加热的硅尖，比削尖的铅笔尖小10万倍。科学家使用这种纳米凿字仅用十分钟就在一种聚合物的刻出了微型图案。

      微型3D打印设备有700纳米长，但其尖端仅有10纳米图片：IBM

      由此生成的杂志封面大小为11×14微米，肉眼无法看到。
      “我本来的想法是做一些类似凿石头的东西，但只是做了这么一个纳米级的小玩意儿。”IBM公司科学家、机器的发明人之一Urs Duerig说。

      在这张照片中你可以看到一块正在进行纳米级蚀刻的硅晶片。图片：IBM

      IBM研究人员如何构建纳米级杂志封面
      纳米级的凿子，其尖端可加热到1000摄氏度，被装一个可弯曲的悬臂上，这个悬臂可控地扫描所述衬底材料的表面。衬底材料是加州IBM研究中心的化学家发明的聚合物。发现，整个打印设备的精度可达1纳米，即百万分之一毫米。通过施加热和力，尖端可以根据预定义的图案在衬底材料上雕刻。类似于使用3D打印机，这台设备可以通过调节力道和重新分配单个的节点来移动材料，以创建具有纳米精度的复杂3D结构。

图片：IBM

       这一新能力将有利于新型晶体管器件原型的开发，包括隧道场效应晶体管，以及更节能、更快速地连接云数据中心的智能手机的电子器件。IBM希望到今年年底尝试使用这种技术来制造基于石墨烯材料的晶体管设计原型。
“要创建更节能的云和更快地处理大数据，我们需要新一代的技术，包括新型的晶体管。但在我们可以把这些未来技术投入大规模生产之前，我们需要新的技术来制造尺寸小于30纳米的产品原型。”IBM研究中心的物理学家和发明家Armin Knoll博士说。“随着这项新技术的问世，我们可以在制造10纳米左右的物品时，以大幅降低的成本和复杂性实现非常高的分辨率。特别是通过控制材料的蒸发量，我们还可以制造一纳米厚的3D浮雕图案，这是前所未有的精度。现在这种技术的应用的限制取决于科学家和工程师的想象力。”

      IBM已经把这项技术授权给一家总部设在瑞士的新公司SwissLitho。SwissLitho将以NanoFrazor的名义推向市场推广这项技术。几个星期前，该公司向加拿大麦吉尔大学的纳米工具微实验室（Nanotools Microfab）出售了第一套NanoFrazor设备。那里的科学家和学生将使用这套设备的独特能力尝试设计制造新颖的纳米器件。为了庆祝这套设备的到来，麦吉尔大学造出了一幅纳米级的加拿大地图，这幅地图只有30微米（0.030毫米）宽。（见下图）

       “这项技术的应用范围相当广泛。”SwissLitho公司的首席执行官Felix Holzner说。“这就像一台在微观尺度上的3D打印机，您可以用这台机器制作出眼前任何结构缩小100万倍的复制品。”
      相对于电子束技术，其花费在150万美元到3000万美元之间，NanoFrazor的成本只有50万欧元左右（691500美元）。但NanoFrazor只能用做研究工具，而不是在生产行业使用，Holzner说。
      科学家设想这项技术除了制造晶体管外，还可以制造纳米级的安全标签，以防止像护照和无价的艺术作品的伪造，并可以应用于量子计算等新兴领域。连接量子系统的一种方式是通过电磁辐射或光。NanoFrazor可以创建高质量的图案以前所未有的精度来控制和操纵光。
参与该项目的《国家地理儿童》杂志4月25日在华盛顿宣布其获得了第九个吉尼斯世界纪录的头衔——世界最小的杂志封面