微型机器人将纳米管组装成结构

如何处理构建纳米级设备所需的微小组件?欧洲财团建造了两个微生物示范器,可以自动拾取并安装比人类毛发更薄的数千次碳纳米管。

碳纳米管,即直径只有几十纳米的卷起来的碳薄片,可能成为纳米技术专家构建工具的重要组成部分。但是有一个问题:你怎么能处理那些用普通光学显微镜根本看不见的如此薄的物体呢?

奥尔登堡大学及其附属研究所OFFIS的Volkmar Eichhorn说:“这些物体的处理和特征在材料科学和纳米技术中变得越来越重要。”欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“它们在各种产品中都有巨大的应用潜力。”

由欧盟资助的纳米工程开发的一种解决方案是使用配备精致的搬运工具的移动微机器。Nanohand建立了RoboSem的工作,该项目是开发了现在生效的基本技术的欧盟项目。

这些机器人大约两厘米大小,在扫描电子显微镜内工作,观察人员可以跟踪它们的活动。“整个装置集成到显微镜的真空室中,”Eichhorn解释说。“有一块玻璃板,这些移动微型机器人可以在上面走动。”

每个机器人都有一个“微爪”,可以做出精确而精细的动作。它的工作原理是利用电热原理来打开和关闭钳口,很像一把镊子。

钳口打开至约2微米,可以拾取小于100纳米的物体。“[它]真的能够抓住微米甚至纳米对象,”Eichhorn说。“我们已经处理了对象到数十纳米。”

在这个尺度下,物体之间的分子间力比重力还要强。一旦纳米管被拿起,它就会粘在夹持器的钳口上,不容易放到位。该团队不得不开发新的“拾取-放置”技术来解决这个问题。

一种方法是使用电子束诱导沉积将电子管粘在其最终位置。另一种方法是使用几何原理来确保将管子拉向其指定位置的分子间力大于将其夹在钳口中的分子间力。

“在全球范围内,我们是第一个真正实现了基于微抓片的自动拾取放置实验的项目,”Eichhorn说。“新的东西是高精度和物体的小尺度——在几十或几百纳米的范围内——以及围绕这整个装置建立的优秀的控制和软件架构,促进了高度自动化。”

更好的显微镜

该项目的早期成功是提高了原子力显微镜的性能,而原子力显微镜是纳米技术的主力。

显微镜通过在表面上拖动一个精细的探针来“摸”表面。单个原子可以被感知并形成一幅图像。但是传统的探测器的尖端是金字塔形的,不能沿着深深的波纹表面的山丘和山谷移动。NanoHand团队使用他们的微型机器人自动捡起一根碳纳米管并将其固定在尖端,从而大大提高了探针探测深谷的能力。

这一成就是用“南诺林”演示,专为实验实验室情况使用的。

与此同时,业界合作伙伴已经开发出了一种更强大的“NanoFab”演示设备,更适合行业需求。他们正在探索如何将这项技术用于微芯片新设计的快速原型制作。一种想法是使用碳纳米管作为“互连线”,即将电子连接到芯片上的细导线。由于碳纳米管的高导电性,它们比铜散热更少,而且可以使电路更加密集。

该应用对意法半导体公司特别感兴趣,该公司是该项目的合作伙伴之一,也是一家重量级的微芯片制造商。“他们希望有一个纳米机器人系统,在那里他们可以快速地描述这些设备,”Eichhorn说。“到目前为止,这是一个手动的,远程操作的特征,非常耗时。”

早期开发

许多其他工业应用是可能的,包括无法以任何其他方式构建的新设备。在复合材料中的应用,显示器和新型晶体管都讨论。欧洲杯足球竞彩

其他团体正在致力于处理纳米管的方法,特别是在美国,日本和中国,但微米和微血液的纳米手系统是有效可靠的。“这对纳米技术应用非常有前途,”Eichhorn说。

从一开始,该项目始终运行商业化,第一个产品已经在市场上。两个工业伙伴,Tescan和Klocke Nanotechnik正在合作销售扫描电子显微镜,配备基于纳米手技术的纳米定位系统。

丹麦技术大学(DTU Nanotech)打算建立一个分支机构来销售微爪,而瑞士洛桑理工学院(Ecoles Polytechniques Fédérale de Lausanne (EPFL)正在寻求进一步开发微型机器人,使其达到可以商业化的程度。

NanoHand获得了欧盟第六项研究框架计划的信息通信技术部分的资助。

来源:ICT结果

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