電子顯微鏡“變身”立體微雕機

　　最近，美國能源部橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室研究人員開(kāi)發(fā)出一種獨特的、制作三維結構的方法，用掃描透射電子顯微鏡發(fā)出的電子束做“雕刻刀”，做出的三維結構不僅有精細可控的形狀，而且大小只有幾納米。

　　雕刻結構以一種完美的、晶體排列的形式向外生長(cháng)而成，保證了整個(gè)材料有著(zhù)一致的電子和機械性質(zhì)。由于雕刻品的精細程度達到單個(gè)原子水平，這一技術(shù)在制作微芯片等功能性納米設備方面極為有用。該研究負責人阿爾賓娜·玻利謝維奇說(shuō)，這種方法能讓他們以更高精度做出更小的結構，更主動(dòng)地控制材料性質(zhì)。

　　據物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，研究人員發(fā)現這一方法純屬偶然。當時(shí)他們正在觀(guān)察一片有瑕疵的鈦酸鍶薄膜，樣本底層是晶體態(tài)，上層是非晶體態(tài)。當電子束穿過(guò)時(shí)，材料發(fā)生了變形。玻利謝維奇說(shuō)：“當我們把非晶體層放在電子束下時(shí)，好像促進(jìn)它向更完美的結晶態(tài)衍化，電子束確實(shí)起了這種作用�！�

　　利用掃描透射電子顯微鏡，射出電子束通過(guò)一塊材料，這有點(diǎn)像光刻技術(shù)，但光刻只是改變材料的表面。而用精確控制的電子束，“我們能深入塊狀材料內部改變其結構，就像在一座山下面挖隧道，或建一棟房子�！痹搶�(shí)驗室的斯蒂芬·杰西說(shuō)。

　　研究人員用超級計算機所做的理論計算和模擬表明，在“雕刻”過(guò)程中，電子束把能量轉移給了材料中的個(gè)別原子，而不是加熱材料的某個(gè)區域。玻利謝維奇說(shuō)：“我們用電子束給系統注入了能量，輕微加快了它的衍化，如果不用電子束推進(jìn)，時(shí)間長(cháng)了它自己也會(huì )如此變化�！�

　　新方法為那些研究材料特征與厚度關(guān)系的科學(xué)家提供了一條捷徑。使用該方法不僅可給厚度變化不均的樣本成像，還能給樣本增加厚度，同時(shí)觀(guān)察發(fā)生的情況。在納米科學(xué)中，縮小材料有時(shí)會(huì )讓它們表現出與大塊材料不同的性質(zhì)，而新方法能控制這一點(diǎn)，讓研究人員確定在哪下手，怎樣彎曲材料。