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IBM与《国家地理》儿童版采用显微3D打印机打印出世界最小的杂志封面,荣获吉尼斯世界记录
作者:cai    时间:2014-05-01 10:33:17  来源:  通讯世界www.tele.com.cn
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可用于制作新一代技术的原型,这些新一代技术包括高能效晶体管以及用于防止文件伪造的纳米级安全标签

近日,《国家地理》儿童版在华盛顿特区举办的美国科学与工程节上宣布,杂志因采用IBM技术打印出世界上最小的杂志封面而荣获其第九项吉尼斯世界纪录。

为制作创纪录的封面,IBM科学家发明了微型“凿子”,它是大小仅有铅笔尖直径100,000之一的可加热硅尖。通过使用这个纳米级硅制作微小的图案和结构,科学家们只需10分钟即可将杂志封面刻到聚合物上,与制造塑料的物质相同。制作的杂志封面尺寸为11 × 14 微米,只有一颗盐粒的2,000分之一大。

为了选择要缩小印刷哪一张封面,《国家地理》儿童版让读者在线投票选出他们最喜爱的设计。2014年3月刊的封面获得的投票最多,其微观版本可通过ZEISS Axio Imager 2显微镜观看,并在美国科学与工程节上揭开了面纱。该作品于4月26至27日在《国家地理》儿童版和IBM3728展台上进行了展出。

《国家地理》儿童版副总裁兼编辑Rachel Buchholz说“《国家地理》儿童版杂志订户喜爱这个封面,因此,我们有理由相信,更多读者会将该封面评选为2014年的钟爱封面。另外,通过帮助获得吉尼斯世界纪录称号,他们在了解科学的同时可获得乐趣,而这是儿童版一直追求的。”

IBM研究人员如何制作封面

500纳米大小的硅尖与可弯曲的悬臂连接在一起,以可控制的方式扫描基材表面,即聚合物,其精确度可达一纳米——即一毫米的一百万分之一。通过加热和施力,硅尖可根据预先定义的图案移除基材,其操作方式类似“纳米铣床”,或者精确度极高的3D打印机。

与使用3D打印机类似,通过调整压力或者重新确定各个点的地理位置,更多材料可被移除,从而创建出纳米级精确度的复杂3D结构。

这种新能力可能影响新型晶体管设备的原型设计,包括云数据中心及智能手机等更高能效、更快电子设备所用的隧道场效应晶体管。到今年底,IBM希望开始探索该技术用于石墨烯等材料晶体管设计的原型设计。
IBM研究院物理学家Armin Knoll博士说:“为了创建更高能效的云并且更快地处理大数据,我们需要新一代的技术,包括新型晶体管。但是,在将这些未来技术投入批量制造之前,我们需要30纳米以下的原型设计新方法。借助我们的新技术,我们能够以更低成本和复杂性实现10纳米的极高分辨率。尤其需要指出的是,通过控制蒸发的材料量,我们也可以在垂直方向制作前所未有的精确度仅为一纳米的3D凹凸图案。现在,科学家和工程师要发挥他们的想象力,将这项技术用于应对现实世界的挑战。”

除了晶体管之外,科学家设想的应用领域还包括利用纳米级安全标签防止文件伪造,例如货币、护照和无价的艺术品,并且用在新兴的量子计算领域。连接量子系统的一种方式是通过电磁辐射或光线。纳米级硅尖可用于创建高质量的图案,从而以前所未有的精确度控制和处理光线。

IBM已将这项技术许可给瑞士的一家新公司SwissLitho,该公司正在以NanoFrazor为商标将该技术推向市场。几星期前,公司向加拿大麦吉尔大学的Nanotools Microfab交付了第一件NanoFrazor产品,由科学家和学生利用这件工具独特的制造能力尝试设计新型纳米设备的想法。为了庆祝该工具的到来,大学制作了尺寸为30微米或0.030毫米宽的纳米级加拿大地图。

IBM及其在纳米技术领域的领先水平

100多年来,IBM向科学研究不断投资,旨在创造计算的未来。此次发布的消息证明了IBM世界领先的科学家凭借公司的不断投资和对探索性研究的关注而取得的成就。

科学家一直努力“看到”并且处理原子和分子,以扩展人类知识,并且推动制造能力扩展到纳米领域。自从IBM研究院的院士Gerd Binnig与Heinrich Rohrer在1981年开发出扫描式隧道显微镜(STM)以来,IBM一直是纳米科学领域的先锋。这项发明使得单个原子的成像以及之后处理这些原则成为可能,而Binnig和Rohrer也因此在1986年荣获诺贝尔物理学奖。STM的后代产品AFM由Binnig在1986年发明。STM被广泛认为是向纳米世界打开大门的仪器。

2011年,Binnig和Rohrer纳米技术中心在IBM瑞士研究院内成立,标志着公司向世界一流的协同纳米级研究的持续投资。大约一年前,IBM科学家推出了世界上最小的电影,它由宇宙中的最小元素之一——原子制成。这部获得吉尼斯世界纪录的影片名为《一个男孩和他的原子》,使用数千个精确定位的原子制作了近250帧定格动画。


点击www.bit.ly/ibmnanotimeline,了解IBM领先纳米技术的时间表。
更多图片,请访问Flickr图片库地址:https://www.flickr.com/photos/ibm_research_zurich/sets/72157644009299745/
关注智慧的地球博客http://bit.ly/PtlKTe,了解更多信息。

标签:   IBM  3D打印
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