浙江大学胡欢研究员团队及其合作者发明了一种新型纳米球探针技术,可精准测量纳米到微米尺度范围的界面,填补了球形原子力显微镜探针在纳米尺度的测量“盲区”。相关论文日前刊发在国际界面研究领域著名期刊《兰格缪尔》(Langmuir)。
原子力显微镜是探究纳米尺度物质世界的重要工具,其感知外界的“触角”就是探针。球形原子力探针在形变、硬度、力学等方面更具优势,可精准地测试样品的力学特性,不易破坏样品。但传统显微镜上的球形探针尺寸在1到10微米,缺乏在纳米尺度的测量能力。探针通过胶水粘贴,遇到高温或液体极易脱落。这些问题,成为纳米摩擦学领域的技术瓶颈。
胡欢把纳米制造工业中一个小瑕疵“变废为宝”,开创性地加工出球形原子力显微镜探针。科研人员通过聚焦离子刻蚀(FIB)在普通原子力显微镜探针上雕刻出一个平台,然后在平台上精准定位,注入高能氦离子束,使得单晶硅隆起,实现了一种稳定可靠的纳米球探针技术纳米制造工艺。具有高分辨率、高准确性、耐高温的球形探针由此制造而成了,球针尖的直径实现了在100纳米到1微米之间精确调控,填补了这一领域空白。
专家认为,这项创新不但实现了亚微米/纳米球的位置、尺寸和形状精准可控,而且亚微米/纳米球与探针的原生一体式结构确保了高结合强度和针尖表面无污染。新的探测工具的制造,将有利于促进纳米摩擦学、生物材料的测试和研发,以及分子之间力的测量,对材料学、摩擦学、生物医学都会起到很好的推动作用。
浙江新闻客户端2020年8月6日