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出一種獨特的、制作三維結構的方法，用掃描透射電子顯微鏡發出的電子束做“雕刻刀”，做出的三維結構不僅有精細可控的形狀，而且大小只有幾納米。

　　雕刻結構以一種完美的、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。由于雕刻品的精細程度達到單個原子水平，這一技術在制作微芯片等功能性納米設備方面極為有用。該研究負責人阿爾賓娜·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構，更主動地控制材料性質。

　　據物理學家組織網近日報道，研究人員發現這一方法純屬偶然。當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，上層是非晶體態。當電子束穿過時，材料發生了變形。玻利謝維奇說：“當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晶態衍化，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，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部改變其結構，就像在一座山下面挖隧道，或建一棟房子。”該實驗室的斯蒂芬·杰西說。

　　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，電子束把能量轉移給了材料中的個別原子，而不是加熱材料的某個區域。玻利謝維奇說：“我們用電子束給系統注入了能量，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系的科學家提供了一條捷徑。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，同時觀察發生的情況。在納米科學中，縮小材料有時會讓它們表現出與大塊材料不同的性質，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。