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德国开发新技术 可直接3D打印纳米级AFM探针

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供稿:中国工控网 2016/8/15 17:36:54

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制造最理想的原子力显微镜探针可以为样本分析提供无限的选择,也大大提高了分辨率。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个研究小组,已经开发出一种新技术,该技术使用基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针。


基于双光子聚合的3D激光直接写入方法适用于创建自定义设计的探针。(a)在悬臂梁上使用双光子聚合打印的示意图。这张插图显示的是探针扫描的电子显微镜图像。

  原子力显微镜(AFM)使科学家能够在原子水平上研究表面。该技术是基于一个基本的概念,那就是使用悬臂上的一个探针来“感受”样本的形态。实际上,人们使用原子力显微镜(AFM)已经超过三十年了。用户能够很容易的在他们的实验中使用传统的微机械探针。但为用户提供标准尺寸的探针并不是厂家提供服务的唯一方式。
  
  一般来说,科学家们需要的是拥有独特设计的探针——无论是非常长的探针,亦或是拥有特殊形状、可以很容易探到深槽底部的探针等。不过,虽然微加工可用于制造非标准探头,但是价格非常昂贵。
  
  如今,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个研究小组,已经开发出一种新技术,该技术使用基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针。这项研究的结果将刊登在AIP出版的《AppliedPhysicsLetters》杂志封面上。
  
  双光子聚合是一种3D打印技术,它可以实现具有出色分辨率的构建效果。这种工艺使用一种强心红外飞秒激光脉冲来激发可用紫外线光固化的光阻剂材料。这种材料可促进双光子吸附,从而引发聚合反应。在这种方式中,自由设计的组件可以在预计的地方被精确的3D打印,包括像悬臂上的AFM探针这样微小的物体。
  
  据该团队介绍,小探针的半径已经小到25纳米了,这大约是人类一根头发宽度的三千分之一。任意形状的探针都可以在传统的微机械悬臂梁上使用。
  
  除此之外,长时间的扫描测量揭示了探针的低磨损率,表明了AFM探针的可靠性。“我们同样能够证明探头的共振光谱可通过在悬臂上的加强结构调整为多频率的应用。”Hölscher说。
  
  制造最理想的原子力显微镜探针可以为样本分析提供无限的选择,也大大提高了分辨率。
  
  纳米技术的专家现在能够在未来的应用程序中使用双光子聚合反应。“我们期望扫描探针领域的其他工作组能够尽快利用我们的方法,”Hölscher说,“它甚至可能成为一个互联网业务,你能通过网络来设计和订购AFM探针。”
  
  HöLscher补充说,研究人员将继续改善他们的方法,并将其应用于其他研究项目,比如光学和光子学仿生等。

审核编辑(郑益文)
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