器能夠提高原子力顯微鏡的效能。
科學家們說，這種通過奈米3d列印技術製成的感測器可能成為下一代原子力顯微鏡的基礎。據了解，這些奈米感測器可以提高顯微鏡的靈敏度和檢測速度，而且能夠檢測到比以前的檢測物件小100倍的部件。epfl還在世界上首次將該感測器用於實際應用當中。這些成果都被發表在近期出版的《nature communications》雜誌中。
據稱，改進原子力顯微鏡的方法之一是小型化懸臂，因為這將減少慣性，提高靈敏度，並加快檢測速度。epfl生物和奈米儀器實驗室的研究人員通過在懸臂上配備5個奈米厚的感測器達到了這一點。這個僅有5奈米厚的感測器就是用奈米3d列印技術列印的。「用我們的方法，懸臂可以縮小100倍。」該實驗室主任georg fantner說。
奈米感測器的工作原理
據悉，原子力顯微鏡上奈米尖的公升降運動可以通過放置在懸臂梁固定端的感測器的變形去測量。但由於研究人員需要處理的是一種極為細微的運動——甚至小於乙個原子——他們不得不再變個戲法。
通過與歌德大學(goethe universität)michael huth教授的實驗室進行合作，他們開發出了一種由被絕緣碳基體包圍著的高導電鉑奈米粒子組成的感測器。在正常情況下，碳會隔離電子。但在奈米尺度上，發揮作用的是量子效應：一些電子會跳過絕緣材料，從乙個奈米顆粒旅行到下乙個奈米顆粒上。「這有點像人們在路上遇到了一堵牆，只有勇敢的少數人才設法怕了過去。」fantner說。
於是，當感測器的形狀改變時，奈米粒子彼此的距離變遠，電子在它們之間跳躍的次數就變少了。因此電流的變化就揭示了感測器的形變程度以及樣品的組成。
如何3d列印奈米級感測器
不過，對於研究者們來說，真正重要的是他們找到了一種方法來製造這些奈米尺寸的感測器，同時又能夠仔細地控制它們的結構，從而進一步控制了它們的屬性。「我們會在真空中向基體撒布一種含有鉑和碳原子的前驅氣體，然後再施加電子束。這個時候，鉑原子會聚集並形成奈米粒子，而碳原子會在它們旁邊自然形成基體。」該**的主要作者maja dukic解釋說，「通過重複這個過程，我們可以建造出任何形狀和厚度的感測器。現在我們已經造出了這樣的感測器，它們就在我們現有的裝置上工作。而且，我們的技術可以有更為廣泛的應用，從生物感測器、汽車abs感測器、到假肢或者人造**上的觸覺感測器等。」
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