新型探针问世 测量原子力有了纳米“触角”

新的探针问世 ,用纳米“触角”测量原子力

科技日报(洪恒飞,柯一能,记者姜云)记者从浙江大学获悉 ,该校研究员胡欢团队与IBMWatson研究中心团队以及东华大学彭一天教授合作 ,已经发明了一种新型的纳米侦察兵 。针技术可以准确地测量纳米级与微米级之间的界面 ,填补这一空白 ,并解决了纳米摩擦学领域的重要技术瓶颈。

原子力显微镜用于研究物体接触时的“力”。它的核心成分探针就像昆虫的“触手”,可以将样品表面上的力转换成微悬臂梁的弯曲 ,然后由激光束对其进行检测。其中,球形原子力探针在变形,硬度和机械性能方面更具优势 。然而,传统的球形原子力探针的尺寸为1-10微米,并且在纳米级的测量中存在盲点。同时,球形探针采用胶水粘贴,粘贴位置难以控制   ,影响精度 ,遇高温或液体容易掉落。

“高能氦离子束可以聚焦到直径约为0.5纳米的束斑中。像超小型刀一样 ,它可以随意切割纳米级的材料,但是将高能氦离子束植入到硅基板将形成隆起。”胡欢说 ,研究小组进行了第一个利用氦离子隆起效应制造纳米球探针的实验。通过聚焦离子蚀刻在普通原子力显微镜的探针上刻有平台,并在平台上精确定位后注入高能氦离子束,使单晶硅鼓出,实现了稳定可靠的纳米球探针技术制造过程 。制备了具有高分辨率,高精度和耐高温性的球形探针,并且针尖的直径可以在100纳米和1微米之间精确调节 。

胡欢说,这项技术有利于促进纳米摩擦学和生物材料的测试和研究开发,并将在促进材料科学,摩擦学和生物医学方面发挥很好的作用。研究论文发表在学术期刊“Langmuir”上。