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FEBID技术助力3D打印纯金纳米结构
时间:2020-09-03 22:44


  

  日前,维也纳技术大学(TUWien)的科学家们发现了一种用FEBID技术3D打印纯金纳米结构的方法。所谓的FEBID技术,聚焦电子束诱导沉积的简写,使用一种来自扫描电子显微镜的电子束来将气态前躯体分子凝结成固体沉积在表面上,这项研究为制造商们打造黄金设备提供了一项很有前途的新方法。

  典型的不纯FEBID黄金(a)与使用新方法制造的FEBID黄金(b)相比

  众所周知,黄金被认为是一种昂贵的材料,这主要是因为它经常被用于制造珠宝、首饰和其他奢侈品,而实际上,这种金属在制造功能性纳米结构时也很有用。在电浆设备、带固化抗体的生物传感器,以及电触点等高科技设备中,图案化的黄金纳米结构都是关键部件。但直到现在,黄金纳米结构一直是2D的形式为主,而维也纳技术大学的研究人员在HeinzWanzenboeck博士的领导下,发现了是用FEBID技术打印出3D形式的黄金纳米结构的新方法。目前他们的研究结果已经发表在了《ScientificReports》杂志上,论文题目是《通过电子束诱导沉积生长出高度导电性的纯金结构》。

  FEBID是一种在单独的过程中制造自定义的2D和3D纳米结构的方法,不使用掩模或者光刻胶。在这个过程中,一台电子显微镜聚焦电子束以分解一种金属有机前驱体,它起的作用就像一台3D打印机,只不过这台3D打印机的分辨率高达1纳米。不过,金属有机前驱体在经过电子诱导分解后通常会产生带高含碳污染物的金属,而Wanzenboeck及其团队的目标就是制造出材料纯度更高的黄金。

  据悉,使用常规FEBID方法沉积的黄金通常包含原子百分率高达70的碳,而剩下30%才是黄金原子,而Wanzenboeck开发的新方法通过在黄金沉积过程中原位添加氧化剂可以制备出纯金结构。“很多人在过去10年里一直在努力实现直接沉积纯金纳米结构。”Wanzenboeck说。“它是有点像寻找传说中的点石成金术,将普通的、毫不起眼的材料变成黄金。”

  科学家称,通过这种方式沉积出来的纯黄金结构表现出了极低的电阻率,接近于散金。要知道,EBID金结构通常会有大约1欧姆厘米的电阻率,这个数字大约是最纯净的散金的100万倍,而经过改进的FEBID工艺则只产生8.8微欧姆厘米的电阻率,只有纯金(2.4微欧姆厘米)的4倍。

  研究人员们认为,这项新技术意义重大,尤其是在光子学和生物电子学设备领域。“这种高度导电的纯金结构将为新型电子器件打开一扇新的门。”MostafaMoonirShawrav博士和Dipl.Ing.PhilippTaus博士评论说,他们是该论文的两位作者。“举个例子,它将更容易制造出可用于纳米天线和生物分子固化装置的纯金结构,这将改变我们的日常生活。"