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graduate3木虫 (正式写手)
无业游“虫”！
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[交流]
纳米粒子通过化学平板印刷技术自行装配!
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据physorg网站2006年7月20日报道，纳米粒子——虽然只是一些微小的粒子，但在纳米设备中使用他们的时候，却拥有一些强度及能量方面令人惊奇的性质。很多科学家认为将纳米粒子合并入功能性结构中最有希望的方法就是通过他们自身的装配性，这一性质已经普遍应用于不同的平板印刷技术中。 纳米平板印刷术，包括制作纳米尺寸的周期模板技术，要求对大小、尺寸、空间分布及功能的绝对控制。如果纳米粒子能够一粒一粒的排成有规律的队列，科学家们就能通过“量子点”或人造原子功能对这些粒子达到上述级别的控制。 通过手工和/或扫描显微镜技术来排列这些粒子从技术的角度来讲是不切实际的，原因是这将耗费不可计数的时间。因此，纳米工程师利用纳米材料的性质，通过各种处理手段，使得这些粒子在特定处理的区域简单地“堆存”起来，从而实现粒子的自动排列。这一性质，从某种意义上，是基于纳米科技。 目前，由科学家K•莱布汉克兰及来自美国、日本和德国公共机构的研究小组所研发“化学平板印刷术”，是纳米材料自装配技术的最新类型之一。在科学家的演示中，这一工艺能够有效地形成非常稳定的纳米粒子周期队列而不被先前平板印刷术（例如包括原子显微镜浸沾印刷术、激光平板印刷术、电子束平板印刷术、轧压印刷术等）中的很多瑕疵和局限所限制。作为替代，化学平板印刷术是一个多种技术的结合体，其中粒子的排列是通过反映活性的不同来控制，反映活性则由粒子及其表面暴露于何种类型的化学处理中来决定。 莱布汉克兰等人在近期的《纳米科技》中写道：“我们相信这一途径能够普遍化，并且能延伸应用于更加特殊的功能中，这一方法有可能传递特定的功能型纳米建筑物，这在高精度自装配纳米设备中将扮演重要角色。” 科学家利用聚合在硅晶片上的石榴红发光钇铝（YAG）纳米粒子，向其中合成添加剂粒子并结晶来测定他们的形状和成分。在将纳米粒子聚合在硅晶片上之前，科学家利用一种基于“原子步移”现象的蚀刻技术，预先在硅晶片上雕刻模板。由于硅晶片表面自然存在的原子高位的步伐，科学家能够通过处理来移动这些原子从而制造出所需的模板。化学反应（硅、氮、氧之间）所形成的氮化物薄层相应地形成于原子步移的边界上，从而预先雕刻模板于晶片上。 之后，为了使颗粒沿着晶片上的模板排列起来，科学家将样品置于一个超高真空室中退火处理几个小时。经过华氏1000到1500度（摄氏500到850度）的处理，科学家不仅获得了基于模板精确排列的纳米粒子，而且还获得了另一个优点。使用这一技术测量退火处理后，纳米材料的排列还可以显示其强度。一般来说，很多纳米粒子都承受于光子漂白作用之下，这一损伤是由于暴露在高强光下引起；而另一方面，这些粒子却在科学家荧光成像测量技术中的延长照明中保持着它们的初始状态。 莱布汉克向物理学网站透露：“出于应用的缘故，在排列形态下保持稳定的发光特性是非常重要的”，他表示：“关系到发光粒子的问题之一是，当它们经历过光子漂白作用之后，这些粒子将终止连续发光。这些系统对于实际应用并不非常有用。然而在我们的方法中，可以设想出一个对普遍的外界影响非常敏感的纳米粒子聚合建筑物，并能够激发一连串的特殊事件。” 莱布汉克解释道，在很多领域中精确地做到“纳米建筑”是有可能的，这可以通过选择性的激发含有特定波长和磁性粒子的装配能力来做到。“这项研究给我们的信息是有可能由同种元素合成出物理属性和化学活性都不相同的核素，视它们的空间位置而定”，莱布汉克说：“通过这种方法，人们可以利用不同的化学反应获得不同的功能结构。纳米结构在半导体工艺中传统方法下趋于解体的事实进一步强调了自装配在纳米科技中的重要性。例如，如果我们在实际中去利用量子点理论，我们应该能够很好地彼此连接它们，这样它们才能够互相传递信息。” 引用：K•莱布汉克，S•欧特辛格，夏菲，K. V. P. M，A•麻自埃，S•斯德辛格，O•彼松.自聚纳米颗粒细微发光结构,纳米科技17 (2006) 3802-3805。（转自网站cnxcl.com以及physorg.com） 附件1：This atomic force microscope image shows a pattern of nanoparticles that self-assembled themselves on a pre-patterned substrate. Scientists can use this process – called “chemical lithography” – to arrange treated nanoparticles quickly and precisely. Photo credit: Prabhakaran, et al. 附件2：In this image taken from a scanning electron microscope, a radial pattern fabricated on the silicon wafer corresponds very closely to the radial pattern comprised of self-assembled nanoparticles (yttrium aluminum garnet) after chemical treatment and annealing. Photo credit: Prabhakaran, et al. 附件3：A sample of carbon nanotubes grow on silicon, a step toward realizing completely self-organized devices. Photo credit: K. Prabhakaran, et al., Langmuir, Vol. 19, No. 26, 10629 (2003). [ Last edited by graduate3 on 2006-7-26 at 13:32 ] |
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