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納米印刷技術(shù)改變世界帶來(lái)眾領(lǐng)域全新變革

2012-10-09 13:46 來(lái)源：必勝責(zé)編：王岑

摘要：: 納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子射程物質(zhì)的技術(shù)。它屬于一門(mén)交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。所以當(dāng)納米遇到印刷就引發(fā)了強(qiáng)烈的“化學(xué)反應(yīng)”。

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　　【CPP114】訊：納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子射程物質(zhì)的技術(shù)。它屬于一門(mén)交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。所以當(dāng)納米遇到印刷就引發(fā)了強(qiáng)烈的“化學(xué)反應(yīng)”。
　　
　　刷摒棄了傳統(tǒng)感光成像思路，無(wú)需暗箱操作而且制版流程簡(jiǎn)單。這就是所謂的納米圖像印刷技術(shù)。說(shuō)到底就是一種新型的壓印轉(zhuǎn)印技術(shù)，它將被廣泛用于納米凹凸圖形的加工制作。將具有納米凹凸圖像的模具作“印版”，用預(yù)先涂有聚合物涂層的硅片或玻璃片等作基板（被印物），在相應(yīng)的設(shè)備和器具配合下，通過(guò)精確壓印并定型以后，再把模具與基板分離開(kāi)來(lái)。這時(shí)，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)，存在于模具表面的納米凹凸圖像便準(zhǔn)確無(wú)誤地被轉(zhuǎn)印到基板表面的聚合物膜上。這個(gè)被轉(zhuǎn)印出的圖像與模具表面的凹凸圖形大小相等，深淺一致。但形狀正好相反（陰轉(zhuǎn)陽(yáng)的圖像），即前者的凸起處恰是后者凹下去的地方，反之亦然。
　　
　　納米印刷技術(shù)并非是傳統(tǒng)意義上的印刷技術(shù)，而是近年來(lái)涌現(xiàn)出來(lái)所謂的“軟印刷”技術(shù)。它突破了今天印刷精度的極限，把印刷推進(jìn)到了納米加工的尺度。因此，這一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也就不只局限在印刷領(lǐng)域，它將能夠影響到眾多的相關(guān)領(lǐng)域。作為一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)，在納米電子器件、納米光學(xué)元件、納米生物傳感器及其他具有納米結(jié)構(gòu)的功能圖形制作方面，將顯現(xiàn)出其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。毫無(wú)疑問(wèn)納米圖像印刷技術(shù)，將為IT與微電子產(chǎn)業(yè)、生物與生命科學(xué)、環(huán)境與新能源技術(shù)等領(lǐng)域的加速發(fā)展帶來(lái)重大的影響。
　　
　　下面就來(lái)詳細(xì)的向大家介紹一下，納米圖像印刷技術(shù)對(duì)其他相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的支持：
　　
　　（1）微接觸印刷技術(shù)（MCP）
　　
　　就是把有機(jī)高分子溶液作油墨，涂于硅橡膠印版的圖像部分，通過(guò)微接觸印刷的方法，將印版凸起處的有機(jī)高分子轉(zhuǎn)移至被印基板表面。由于發(fā)明者的巧妙設(shè)計(jì)，有機(jī)高分子被牢牢地吸著在基板表面上，形成分子厚度的凹凸圖像。人們把這種技術(shù)稱為微接觸印刷技術(shù)。這里需要說(shuō)明的，是在早期的實(shí)驗(yàn)中，作為油墨用的是帶巰基的有機(jī)高分子乙醇溶液，所謂的基板是指表面鍍有一層金膜的硅片材。當(dāng)人們將硅橡膠印版上含巰基的高分子溶液轉(zhuǎn)印到金膜上，便形成了自組裝式的單分子膜圖像。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所納米工藝學(xué)研究部的水谷亙等人指出，除含巰基的有機(jī)高分子溶液可作為微接觸印刷的油墨使用外，最近科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了表面具有化學(xué)活性的氨基硅烷，也是一種性能非常好的油墨。用這種油墨印刷出的圖像（基板為云母片），經(jīng)原子能顯微鏡（AFM）檢測(cè)確認(rèn)，在氨基硅烷圖像的表面吸附著大量的DNA分子。人們認(rèn)為，這是因?yàn)榘被柰楸砻娴恼姾膳c具有負(fù)電荷的DNA分子相互吸引的結(jié)果。
　　
　　微接觸印刷不但具有快速、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，而且還不需要潔凈間的苛刻條件，甚至不需要絕對(duì)平整的表面。微接觸印刷還適合多種不同表面，具有操作方法靈活多變的特點(diǎn)。該方法的缺點(diǎn)是在亞微米尺度，印刷時(shí)硫醇分子的擴(kuò)散將影響對(duì)比度，并使印出的圖形變寬。通過(guò)優(yōu)化浸墨方式、浸墨時(shí)間，尤其是控制好壓模上墨量及分布，可使擴(kuò)散效應(yīng)下降。
　　
　　（2）毛細(xì)管微造型術(shù)（MIMIC）
　　
　　就是將具有納米凹凸圖像的印版置于基板表面，這時(shí)印版圖像凹凸處與基板表面形成極細(xì)的縫隙（毛細(xì)管），然后把液體聚合物滴在硅橡膠印版上。由于毛細(xì)管作用，液體聚合物便自行進(jìn)入這些縫隙中。如果我們將縫隙中的聚合物固化后并將兩者分離開(kāi)來(lái)，即可獲得精細(xì)的納米凹凸圖像。該技術(shù)可在光學(xué)組件等的制造領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
　　
　　（3）微轉(zhuǎn)印造型術(shù)（mTM）
　　
　　就是將預(yù)聚物當(dāng)做油墨，施涂于硅橡膠印版的凹陷處，通過(guò)轉(zhuǎn)印方式，把預(yù)聚物轉(zhuǎn)移到基板表面，再加熱固化，形成納米凹凸圖像。我們把這種印刷方法稱為微轉(zhuǎn)印造型術(shù)。
　　
　　（4）近場(chǎng)相位轉(zhuǎn)換印刷術(shù)（PSL）
　　
　　就是在基板上涂布光致抗蝕劑涂層后，再用硅橡膠模具在抗蝕劑涂膜上轉(zhuǎn)印圖像，并把它作為接觸曝光的掩膜，如用紫外光對(duì)其接觸曝光。由于硅橡膠模具轉(zhuǎn)印的凹凸圖形引發(fā)相位轉(zhuǎn)換，從而有可能形成圖像。不過(guò)，前提條件是圖像凹凸部位的尺寸大小要比紫外光的波長(zhǎng)還小，近場(chǎng)光的作用才能使圖像轉(zhuǎn)印成為現(xiàn)實(shí)。最近有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，用此種技術(shù)可在球面上形成納米圖像。
　　
　　另外，納米圖像印刷技術(shù)已經(jīng)深入到為電子領(lǐng)域，甚至突破了微電子制作精度的極限（微米級(jí)別），把電子和印刷推進(jìn)到了微觀的納米加工尺度。例如，在地圖印刷制作方面，納米技術(shù)的應(yīng)用——微納米地圖的印刷制作日漸成熟。還有就是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，美國(guó)的醫(yī)學(xué)研究人員已經(jīng)開(kāi)始利用納米印刷技術(shù)來(lái)對(duì)抗癌細(xì)胞，并取得重大進(jìn)展，能使用納米顆粒制造較大圖像，該成果將使科學(xué)家、醫(yī)學(xué)教授及技術(shù)專(zhuān)家可以按需所求，在相應(yīng)位置準(zhǔn)確放置小于100納米的微粒。
　　
　　這是研究人員第一次使用比針頭小33000萬(wàn)倍的60納米的微粒印刷。如果用在每平方英寸上所印刷的網(wǎng)點(diǎn)數(shù)來(lái)衡量，這種納米印刷技術(shù)可產(chǎn)生10萬(wàn)點(diǎn)，而傳統(tǒng)膠印的對(duì)應(yīng)數(shù)值是1500點(diǎn)。IBM蘇黎世研究實(shí)驗(yàn)室納米構(gòu)成技術(shù)研究者赫克·沃爾夫聲稱，“這是迄今為止最可靠的放置微粒的方法”。
　　
　　研究人員表示，雖然該方法在近幾年內(nèi)還無(wú)法商用化，但它將對(duì)生物醫(yī)學(xué)、電子學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域產(chǎn)生顯著影響。如在生物學(xué)中促進(jìn)納米級(jí)生物傳感器的發(fā)展；在半導(dǎo)體技術(shù)中可以用來(lái)制造更先進(jìn)的電腦芯片的納米線。沃爾夫表示，“我們一直在尋找一種技術(shù)生成這種納米線”；在醫(yī)學(xué)上納米印刷技術(shù)可以用繪圖形式來(lái)表現(xiàn)病人體內(nèi)癌細(xì)胞的準(zhǔn)確位置。
　　
　　可見(jiàn)納米印刷技術(shù)在眾多工業(yè)領(lǐng)域都有著良好的發(fā)展前景，就如同3D打印技術(shù)一樣，納米印刷技術(shù)也將用它獨(dú)特的印刷技術(shù)給我們未來(lái)的生活工作帶來(lái)全新的改變。

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