1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
纳米操作技术是实现纳米材料位移、排布、形变等操作的关键方法,也是一种“自下而上”制造性能优异的纳米结构及纳米电路的重要技术手段,同时也为新型纳米器件的研发提供了新思路。本文主要对基于扫描探针显微镜、电子显微镜的纳米操作技术以及光镊技术的研究进展进行了介绍及总结,简单阐述了三种操作技术的基本原理及特点,并在此基础上分析了不同操作技术存在的问题,介绍了几种典型的操作系统和操作策略的改进方法,进一步概括了三种操作技术在纳米材料测试及器件制造中的应用。最后针对三种操作技术的优势、适用范围以及目前仍存在的问题进行分析与总结,探讨了三种操作技术的适用范围,并对不同操作技术的结合进行了展望。
激光光学 光镊或光操作 纳米操作 扫描探针显微镜 电子显微镜 纳米器件
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
近年来,纳米线在纳米电子学、纳米光子学、纳米医学和纳米机电系统等领域的应用逐渐广泛,纳米线的连接已经成为未来器件小型化和集成化的关键问题。为了实现良好的纳米线互连,提出了一种基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米线-纳米钎料原位互连结构组装、钎焊互连的方法。利用开发的SEM纳米操作平台,实现了直径为100 nm左右的ZnO纳米线与直径为180~300 nm的Ag纳米钎料的同基底互连结构组装。利用SEM聚焦电子束辐照熔融纳米钎料实现了纳米线钎焊互连,利用双探针纳米操作系统对焊接后的纳米线进行电流-电压(I-V)测试,钎焊后的纳米互连结构成功实现电流导通。
集成光学 钎焊 纳米操作 纳米线互连 组装 电子束辐照
1 哈尔滨商业大学轻工学院, 黑龙江 哈尔滨 150028
2 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
基于纳米尺寸材料的微操作提出了一种局域增强隐失场理论，其中的隐失场产生于光纤探针与原子力显微镜(AFM)探针耦合作用。根据近场光学原理，采用傅里叶变换方法推导出隐失场产生的机理，并讨论影响其强弱的因素。为了得到足够大的捕获纳米级微粒的力，通过采用复合光纤探针与AFM 探针，根据金属表面等离子体共振原理，使传播波和隐失波会聚于AFM 锥形探针针尖处形成增强的电磁波。对纳米级物体的捕获、移动等操作表明提出的理论可以用于微观科学的前沿领域。
纤维光学 原子力显微镜 纳米操作 局域场增强 隐失场 近场耦合 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 070601
1 奥尔登堡大学 微机器人与控制工程系 (AMiR), 德国 奥尔登堡
2 OFFIS信息技术研究所, 德国 奥尔登堡
在纳米技术和纳米材料领域, 纳米操纵机器人已经成为一种用于分析和制作原型纳米器件的使能技术。这类纳米操纵机器人拾放操作灵活, 可将单个纳米器件集成到现有的微器件中来提高微器件的总体性能和灵敏度。如今这种被称作微纳米集成装配的自动化装置不再局限于实验室使用, 还需要应用于工业领域。本文综述了纳米微操作机器人的产生、集成装配和自动化等方面的基础技术, 同时探讨了不同种类原子力显微镜超级探针的装配方案。
纳米操作手 纳米机器人 自动化 碳纳米管 原子力显微镜 nanohandling nanorobotics automation carbon nanotubes AFM
1 浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，杭州 310032
2 哈尔滨工业大学 机电工程学院，哈尔滨 150001
基于动量守恒原理，结合麦克斯韦应力张量和三维时域有限差分方法,建立了近场空间内激光光镊对纳米微粒的光阱力计算模型.分析了光纤探针型近场光镊的近场分布以及操作纳米微粒时各轴向光阱力的分布情况，并探讨了光纤探针尖端的捕获尺寸、捕获位置和操作稳定性.结果表明:微粒应处于光纤探针针尖的近场空间内才可实现稳定可靠的纳米操作，不同尺寸的微粒具有不同的捕获效果，且随初始位置的不同微粒的捕获位置亦不同.计算结果为激光近场光镊纳米操作装置的设计和制造提供了理论基础.
近场光镊 光纤探针 光阱力 三维时域有限差分法 纳米操作 Nearfield optical tweezers Fiber probe Trapping force 3D FDTD Nanomanipulation
