女性白癜风的发病原因 http://m.39.net/disease/a_6562930.html
导读
近日，中国科学院物理研究所的科学家将中国传统的剪纸艺术应用于先进的三维纳米制造。
背景
剪纸艺术是中国最传统的民间艺术之一，广泛地应用于窗花、贺卡、节日与庆典等。剪纸艺术可将平面物体剪切并折叠成三维形状。
（图片来源于：维基百科）近些年来，这项古老艺术的技艺在多个科技领域焕发出新的活力，包括太阳能电池阵列、生物医疗设备和微/纳机电系统（MEMS/NEMS）、机器人等。例如，笔者曾介绍过，中国科学院、重庆大学、美国佐治亚理工学院、台湾科技大学等科研机构的科研人员组成的团队开发出一种轻量的、剪纸式样的装置，它能采集来自人体运动的能量。
（图片来源：美国化学会）创新
近日，中国科学院物理研究所的博士LIJiafang组建了一支国际科研团队，将剪纸技术应用于先进的三维纳米制造。年7月6日，相关论文发表于《科学进展（ScienceAdvances）》杂志。
技术
受中国传统的剪纸艺术“拉花”的启发，团队开发出一种直接的纳米剪纸方法，应用于纳米级的平面薄膜。他们采用聚焦离子束（FIB）代替小刀或者剪刀，在无需依靠支撑物的金纳米薄膜中剪出精确的图案，然后采用同样的FIB代替双手，逐渐地将纳米图案“拉”成复杂的三维形状。
普通纸张中宏观的剪纸图像和80纳米厚的金薄膜中的纳米剪纸图像
在FIB照射期间，金纳米薄膜中的异质空位（带来拉应力）以及植入离子（带来压应力）引发了这种“拉”力。
利用纳米薄膜中的地形学引导的应力平衡，可精准实现纳米结构的多种三维形状的转换，例如：向上弯曲、向下弯曲、复杂的旋转和扭曲。
地形学引导的纳米剪纸和机械建模
（图片来源：中科院物理所）之前创造功能性剪纸设备的尝试，采用了复杂的序贯程序，主要致力于实现机械功能而非光学功能。然而，相比之下，这种新型纳米剪纸方案可通过单个制造步骤实现，并能实现一系列的光学功能。
为了进行概念验证阶段的演示，团队制造了具有巨大光学手性的纸风车般的三维结构。这种纳米设备实现了对于“左手”和“右手”圆偏振光的高效操控，并展示出位于电信波长的强大的单轴光学旋转效应。
具有巨大光学手性的纳米剪纸结构的功能设计
（图片来源：中科院物理所）价值
通过这项技术，团队展示了纳米化学和纳米光子学两个领域之间的学科交叉融合。它代表了新兴的剪纸研究的全新方向。
同时，团队也开发出一种理论模型来阐明纳米剪纸制造器件的动力。这个模型非常重要，因为它使得研究人员设计出了基于期望的光学功能的三维几何形状。相比之下，之前的研究严重依赖于直觉设计。
换句话说，就几何设计而言，纳米剪纸提供了一种智能的三维纳米制造方法，超越传统的自下而上、自上而下和自组装的纳米制造技术。
它的概念可以拓展至更广泛的纳米制造平台，并实现复杂的光学纳米结构，用于感知、计算、微/纳机电系统或者生物医疗设备。
关键字
纳米、光学、生物医疗
参考资料
转载请注明地址:http://www.1xbbk.net/jwbys/2309.html
