電子顯微鏡“變身”立體微雕機

　　最近，美國能源部橡樹嶺國家實驗室研究人員開發(fā)出一種獨特的、制作三維結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不僅有精細可控的形狀，而且大小只有幾納米。

　　雕刻結(jié)構(gòu)以一種完美的、晶體排列的形式向外生長而成，保證了整個材料有著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原子水平，這一技術(shù)在制作微芯片等功能性納米設(shè)備方面極為有用。該研究負責(zé)人阿爾賓娜·玻利謝維奇說，這種方法能讓他們以更高精度做出更小的結(jié)構(gòu)，更主動地控制材料性質(zhì)。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，研究人員發(fā)現(xiàn)這一方法純屬偶然。當(dāng)時他們正在觀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(dāng)電子束穿過時，材料發(fā)生了變形。玻利謝維奇說：“當(dāng)我們把非晶體層放在電子束下時，好像促進它向更完美的結(jié)晶態(tài)衍化，電子束確實起了這種作用。”

　　利用掃描透射電子顯微鏡，射出電子束通過一塊材料，這有點像光刻技術(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(nèi)部改變其結(jié)構(gòu)，就像在一座山下面挖隧道，或建一棟房子�！痹搶嶒炇业乃沟俜摇そ芪髡f。

　　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”過程中，電子束把能量轉(zhuǎn)移給了材料中的個別原子，而不是加熱材料的某個區(qū)域。玻利謝維奇說：“我們用電子束給系統(tǒng)注入了能量，輕微加快了它的衍化，如果不用電子束推進，時間長了它自己也會如此變化�！�

　　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，同時觀察發(fā)生的情況。在納米科學(xué)中，縮小材料有時會讓它們表現(xiàn)出與大塊材料不同的性質(zhì)，而新方法能控制這一點，讓研究人員確定在哪下手，怎樣彎曲材料。