浅谈微纳米地图的印刷制作

　　4）原子力显微镜刻画技术

　　原子力显微镜（AFM）刻画技术是利用AFM探针针尖与样品之间的相互作用力，在样品表面刮擦产生纳米尺度的结构。AFM刻画技术要求针尖要极其细小（比极其锋利的铅笔尖要细小10万倍）、材料刚硬度要足够大（多选用金刚石、碳化硅等），才能保证操作时不会严重磨损。图9就是使用美国Hysitron 公司的AFM在晶体铜表面刻画制作而成的尺寸为500×1000μm的纳米台湾地图。但由于受到探针粗细的限制，加工路径周围发生了切屑堆积现像，从而形成中央山脉的形貌。近来，国际材料科学顶级期刊《Advanced Materials》报道了美国IBM公司的科学家应用非常细小的AFM硅探针完成了一项纳米科研成果——三维的纳米世界地图（图2）。IBM科学家使用的主要工具就是AFM。

　　5）聚合物热解3D纳米图像制作技术

　　借助AFM硅探针，使用IBM最新研发的纳米图案成形技术，在纳米级硅探针针尖靠近聚合物表面之前对其进行加热，在原子力和热的作用下将聚合物中的高分子材料刨除以勾勒出3D图形，这就是聚合物热解3D纳米图像制作技术。图2 就是利用这种技术绘制的一幅具有立体感的3D纳米世界地图，制作该地图的重大突破就是将高分子材料移除，而不是向其中添加材料。为了进一步展示该技术的立体感效果，IBM公司的科学家使用该技术制作了一款3D版的1：50亿的马特洪峰图（图13），马特洪峰阿尔卑斯山高达4478米的主峰，而该峰在图上的高度仅25nm。

　　6）激光/电子束诱导沉积技术

　　就是在气厢环境中用高能激光或电子束辐照材料的基体表面，并诱发气相物质在特定的材料表面沉积而形成相应的图形或图案。图5的钨纳米世界地图就是美国科学家采用电子束辐照氮化硅膜的表面，诱导钨在薄膜上沉积形成的，该工作得到了美国国家自然基金的资助。图14是一幅纳米欧洲地图，它采用的制作技术是激光束诱导沉积技术，即用近场光学显微镜（SNOM）的光束在有机物气氛的实验环境下扫描试样的表面，从而在扫描的地方沉积有机纤维，最终在试样表面形成微纳米级的欧洲地图。这项成果发表于Photonics. Spectra杂志1995第11期，图案作为刊物封页论文报道。

　　总之，借助微纳米地图这一题材，纳米科学家已经在《Nature》、《Advanced Materials》等国际顶尖刊物发表了纳米、微纳米制作的图案等重大成果，如今，以纳米技术制作的地图已在纳米科技与纳米艺术领域内形成了一道独特的靓丽的风景线。