爱华网IBM的研究专家发明了一种成本低廉且相对简单的制作工具，能够可靠地制作小到15纳米的物体。为了展示这种工具，IBM苏黎世实验室的研究人员制作了一个三维的地球地图，其体积小到可以在一粒盐中放下1000幅这样的地图。 现有的纳米制造技术，如电子束光刻，在制作远小于30纳米的物体时难度很大，同时成本昂贵，制作工具复杂。对比而言，IBM研究员宣称，其新型制作工具的制作成本仅为其他工具的五分之一到十分之一。
纳米制图：IBM苏黎世实验室的研究专家制作了一个微小的世界地图。1000个这种地图才能填满一个盐粒。此地图的制作采用了一种新型纳米制作工具，这种工具能够制作小到15纳米的物体。
来源：先进材料
这种新工具是20世纪80年代早期由IBM苏黎世科学家发明的扫描隧道显微镜（STM）——历史上首次能够拍摄和控制原子的显微镜——发展而来的。它利用一个极其微小的硅尖，通过硅尖快速扫描基板的表面来制作纳米材料。硅尖是一个向外突出的悬臂，与原子级显微镜（英文缩写是AFM:属于扫描隧道显微镜的一个分支，系1986年发明）的悬臂相似，可以在基板表面施加纳牛级的微小作用力。与原子级显微镜不同的是，其悬臂是加热的。 当悬臂触碰基面时，其硅尖的热能足以打破基板材料间微弱的连接。“我们给予悬臂足够的热能，这样其触碰到的分子就会开始移动并最终消失。”位于瑞士的IBM苏黎世研究实验室的科学家乌尔斯8226;杜瑞格（Urs Duerig）说。杜瑞格与他的同事阿明克8226;内尔（Armin Knoll）等共同研发了这项新技术。此技术的非凡之处就在于，它能够每次移除相同数量的分子。 电子束光刻技术通过高速粒子撞击的作用力来移除材料，而新型工具的优势是其产生的效果是定域性的。尽管电子束光刻技术能够制作出15纳米的材料——分辨率小于30纳米——但偏离的电子可能导致与目标位置相邻的材料的相互作用。 另一个优势是，它可以在高分辨率下钻孔进入基板的不同深度层。在一个分子玻璃基板上，研究员们蚀刻了一个高25纳米的瑞士山和马特霍恩峰的地形模型，模型比例为1:50亿。这个3D模型是通过选择性地移除120个分层的纳米材料而制成的。 这种创造3D结构的能力非常具有吸引力，伦敦帝国学院的Zahid Durrani说，“这种技术是全新的，前所未见的。”然而，与其他的探测技术相比，要想使用大量的硅尖同时工作，还是颇有挑战的。
纳米制图工具：此工具的核心是一个微小的硅尖。它能够通过热能和纳牛级的作用力刻划出小到15纳米的物体。
来源：IBM 麻省理工的纳米结构实验室的主管卡尔8226;伯格伦（Karl Berggren）说，IBM研发的这种新工具令人惊叹，是非常“明智与简练的”解决方法。“他们的所为极具创新性”。研究人员长期以来都在艰难地探究探针光刻的热处理方法，但进展缓慢，解决方案也很平庸。“IBM改变了现状，”伯格伦说，“但接下来要开始为实验室研发低于20纳米级的，成本合理的光刻技术，这可能成为一个长期的工作，同时也是非常重要的工作。 对比而言，电子束光刻技术要求进行几项必须的步骤，且成本高昂，花费500万美元才能构建这样一个系统，伯格伦说。IBM的新型工具却小到可以放置在桌面上，且总体花费约为10美元。 同时，该工具也非常快速，伯格伦说。因为硅尖能够在微秒内重写每个“元素”，整个基板的扫描非常迅速。例如，那张含有50万个元素的世界地图只用2分钟就完成了。 发展该技术的很重要一步是，必须找到合适的有机基板。为此，位于加州的IBM阿尔马登研究室的同事，也赶来参与寻找硬有机基板的工作中，这种基板也可以用来做所谓的“防蚀涂层”——一种用在芯片制作过程中的涂层。 挑战在于，要找到足够硬度的材料作为基板，但在加热时这种材料还必须容易分解为无相互联系的单独个体。以世界地图为例，科学家发现一种称为聚邻苯醛的聚合体最为合适，另外，在制作马特霍恩峰时用的是一种分子玻璃。本文为美国Technology Review授权文章，未经书面许可，严禁转载使用。
