德國科學家開發出可直接3D打印納米級AFM探針的技術
原子力顯微鏡（AFM）使科學家能夠在原子水平上研究表面。該技術是基于一個基本的概念，那就是使用懸臂上的一個探針來“感受”樣本的形態。實際上，人們使用原子力顯微鏡（AFM）已經超過三十年了。用戶能夠很容易的在他們的實驗中使用傳統的微機械探針。但為用戶提供標準尺寸的探針并不是廠家提供服務的唯一方式。
一般來說，科學家們需要的是擁有獨特設計的探針——無論是非常長的探針，亦或是擁有特殊形狀、可以很容易探到深槽底部的探針等。不過，雖然微加工可用于制造非標準探頭，但是價格非常昂貴。
如今，德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的一個研究小組，已經開發出一種新技術，該技術使用基于雙光子聚合的3D直接激光寫入來制造定制的AFM探針。這項研究的結果將刊登在AIP出版的《Applied Physics Letters》雜志封面上。
基于雙光子聚合的3D激光直接寫入方法適用于創建自定義設計的探針。（a）在懸臂梁上使用雙光子聚合打印的示意圖。這張插圖顯示的是探針掃描的電子顯微鏡圖像。
雙光子聚合是一種3D打印技術，它可以實現具有出色分辨率的構建效果。這種工藝使用一種強心紅外飛秒激光脈沖來激發可用紫外線光固化的光阻劑材料。這種材料可促進雙光子吸附，從而引發聚合反應。在這種方式中，自由設計的組件可以在預計的地方被精確的3D打印，包括像懸臂上的AFM探針這樣微小的物體。
據該團隊介紹，小探針的半徑已經小到25納米了，這大約是人類一根頭發寬度的三千分之一。任意形狀的探針都可以在傳統的微機械懸臂梁上使用。
除此之外，長時間的掃描測量揭示了探針的低磨損率，表明了AFM探針的可靠性。“我們同樣能夠證明探頭的共振光譜可通過在懸臂上的加強結構調整為多頻率的應用。”Hölscher說。
制造最理想的原子力顯微鏡探針可以為樣本分析提供無限的選擇，也大大提高了分辨率。
納米技術的專家現在能夠在未來的應用程序中使用雙光子聚合反應。“我們期望掃描探針領域的其他工作組能夠盡快利用我們的方法，”Hölscher說，“它甚至可能成為一個互聯網業務，你能通過網絡來設計和訂購AFM探針。”
HöLscher補充說，研究人員將繼續改善他們的方法，并將其應用于其他研究項目，比如光學和光子學仿生等。
（編譯自Azo Optics）
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