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　　在日前于華府舉行的美國科學(xué)與工程節(jié)(USA Science & Engineering Festival)中，IBM與《國家地理雜志》兒童版(National Geographic Kids)共同展示以IBM微型3D打印機(jī)打印出號(hào)稱是世界上最小的雜志封面，其尺寸僅11×14微米(小到可在1顆鹽粒中容納2,000頁)，完成一頁封面打印只需10分鐘。

　　IBM蘇黎世研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的這款微型3D打印機(jī)能夠在軟性聚合物寫入納米級(jí)分辨率的圖案，隨后可再轉(zhuǎn)移至硅芯片、III-V族(砷化鎵；GaAs)或石墨烯基底上。相較于電子束(e-beam)微影，當(dāng)工程師經(jīng)由顯微鏡下觀看這種圖案時(shí)，還能進(jìn)行寫入或讀取以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)驗(yàn)證。

　　“相較于電子束，最大的差別在于你可以輕易地寫入3D圖案，而這對(duì)于電子束技術(shù)而言極具挑戰(zhàn)性。”此外，IBMResearch的科學(xué)家Colin Rawlings指出，“另一項(xiàng)較大的差別是它的成像能力──我們不但能讀取，也能寫入。在建立3D圖案后，我們可使其作為原子力顯微鏡(AFM)，以次納米級(jí)分辨率進(jìn)行測量──這讓我們得以驗(yàn)證3D圖案，同時(shí)輕松地找出聚合物層下方的結(jié)構(gòu)。

　　蘇黎世新創(chuàng)公司SwissLitho AG已取得了這款微型3D打印機(jī)的授權(quán)，并將其稱為NanoFrazor ──取自英文razor與德文milling machine的復(fù)合字。SwissLitho將這款NanoFrazor打造成像是具有納米級(jí)分辨率的銑床，它在許多方面的性能都超越了電子束，且其成本更低，約50萬美元──電子束通常得花費(fèi)150萬美元至3,000萬美元之間。

　　“這款3D打印機(jī)NanoFrazor適用于各種應(yīng)用的快速原型，”Rawlings表示，“它可實(shí)現(xiàn)每秒毫米級(jí)的掃描速度，并采用一個(gè)安裝在可彎曲懸臂的專用加熱探頭，該懸臂長700nm，而加熱探頭半徑僅10nm。”

　　IBM的3D打印機(jī)采用像原子力顯微鏡般的操作方式，但帶有一個(gè)可用于雕塑3D納米級(jí)分辨率圖案的加熱探頭。（來源：IBM）

　　當(dāng)讀取圖案的測量深度達(dá)次納米級(jí)精確度時(shí)，線寬精確度為10nm，而3D深度精確度為1nm。IBM期望能透過微影轉(zhuǎn)移技術(shù)，在2014年年底以前在III-V族和石墨烯材料中實(shí)現(xiàn)原型穿隧場效應(yīng)晶體管(FET)。

　　“我們先沈積聚合物層，然后硅晶或III-V族材料層，然后再沈積另一個(gè)聚合物層，”Rawlings表示，“在寫入后切換到整個(gè)聚合物均勻變薄的系統(tǒng)中，在圖案形成處產(chǎn)生孔洞。然后再用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)蝕刻穿透聚合物至基底下方，形成一個(gè)可經(jīng)由圖案孔洞沈積材料的光罩。”

　　3D打印機(jī)的加熱機(jī)制長700nm，但探頭半徑僅10nm，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分辨率。（來源：IBM）

　　IBM并嘗試將該3D打印技術(shù)用于量子運(yùn)算應(yīng)用中，以傳統(tǒng)微影技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的方式制作出可在芯片上控制與操縱光的圖案。IBM表示，用于實(shí)現(xiàn)量子原型的系統(tǒng)特色之一在于可形成3D圖案為角落導(dǎo)光，從而減少導(dǎo)光時(shí)的光散射問題。

　　SwissLitho公司看好制造顯微透鏡與波導(dǎo)的光電公司以及開發(fā)微型分類機(jī)器以區(qū)別個(gè)別活細(xì)胞的生科用戶都將會(huì)對(duì)這款機(jī)器十分感興趣。同時(shí)，還有一家安全公司打算用NanoFrazor制作微型防偽標(biāo)簽，保護(hù)重要的檔案、貨幣、護(hù)照與無價(jià)藝術(shù)品免于被偽造的風(fēng)險(xiǎn)。

　　SwissLitho已經(jīng)取得IBM的微型3D打印機(jī)授權(quán)，并裝置于圖中的NanoFrazor機(jī)器中，售價(jià)約50萬美元。（來源：SwissLitho）

　　IBM開發(fā)出微型3D打印機(jī)的實(shí)驗(yàn)室，剛好就是德國科學(xué)家Gerd Binnig發(fā)明原子力顯微鏡(AFM)以及掃描穿隧式顯微鏡(STM)的同一地點(diǎn)。Gerd Binnig與Heinrich Roher共同開發(fā)出 STM ，并于1986年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

　　SwissLitho公司已經(jīng)為加拿大麥吉爾大學(xué)(McGill University)的納米工具微型實(shí)驗(yàn)室(Nanotools Microfab Lab)推出首款NanoFrazor了，它將用于制作創(chuàng)新的納米級(jí)組件原型。McGill University的首款應(yīng)用是制作出尺寸僅300微米的納米級(jí)加拿大地圖。