最近,科學(xué)家開(kāi)發(fā)出用激光“抓住”碳納米管并使之移動(dòng)的新技術(shù)。這種技術(shù)可以為芯片制造工程師提供一種把納米元件移動(dòng)到預(yù)定位置的新方法,從而制造出以納米管為基礎(chǔ)的微型芯片。
直徑只有幾納米、長(zhǎng)約100納米的碳納米管具有半導(dǎo)體性能,這意味著碳納米管可能在某天成為低功率超快速計(jì)算機(jī)芯片的基礎(chǔ)。迄今,安裝碳納米管的惟一方法是利用一種名為原子力顯微鏡的昂貴設(shè)備,設(shè)法推動(dòng)納米管至預(yù)定位置,然而這種方法操縱起來(lái)十分費(fèi)事。
為了改變這種狀況,美國(guó)伊利諾伊州紐約大學(xué)的科學(xué)家和一家光學(xué)公司的科研人員試驗(yàn)了一種名為“光學(xué)捕獲”的技術(shù),試圖更便利地操縱碳納米管。光學(xué)捕獲技術(shù)就是利用激光能捕獲微小粒子的能力,在移動(dòng)激光束時(shí)使微小粒子跟隨激光移動(dòng)。由于激光能捕獲微小粒子,因此在它移動(dòng)時(shí)就會(huì)像鑷子一樣,“夾”著微小粒子移動(dòng)??茖W(xué)家把這種現(xiàn)象稱(chēng)為“激光鑷子”?,F(xiàn)在生物學(xué)家已能用激光鑷子夾住單個(gè)細(xì)胞。例如,從血液中分離出單個(gè)血紅細(xì)胞用于研究鐮刀狀血紅細(xì)胞貧血癥或瘧疾治療研究。激光鑷子能“夾”住微小粒子,是因?yàn)榧す馐行膹?qiáng)度大于邊緣強(qiáng)度,因此當(dāng)激光束照射一個(gè)微小粒子時(shí),從中心折射的光線(xiàn)要比向前的光線(xiàn)多。
當(dāng)折射的光線(xiàn)獲得向外的沖力時(shí),粒子上的反作用力就使沖力指向激光束中心,因此粒子總是被吸引到激光束中心。如果粒子非常小且具有很小的重力或摩擦力,當(dāng)激光束移動(dòng)時(shí),粒子就會(huì)跟著移動(dòng)。
然而,激光鑷子移動(dòng)的血細(xì)胞直徑有幾微米,但現(xiàn)在要移動(dòng)直徑僅2~20納米的碳納米管會(huì)麻煩得多。因此想利用單個(gè)激光鑷子移動(dòng)大量碳納米管到一定位置,可能會(huì)與用原子力顯微鏡一樣費(fèi)事。
為此,科學(xué)家用一種液晶激光分離器把激光束分成200個(gè)可單獨(dú)控制的小激光束,研究人員可以控制這些激光束使之形成三角形、四邊形、五邊形和六邊形等形狀,從而移動(dòng)大量的納米管群,使它們?cè)陲@微鏡載片表面定位,達(dá)到移動(dòng)碳納米管的目的。
光學(xué)捕捉技術(shù)的成功,受到美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的納米管專(zhuān)家、物理學(xué)家亞歷克斯·澤特爾的稱(chēng)贊,他說(shuō),因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有一種可靠的技術(shù)能操縱大量的納米管,而這種新的光學(xué)捕獲技術(shù)有可能應(yīng)用于工業(yè)。
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