「史上最小的微笑」 比頭髮絲還細 奈米繪出「迷你蒙娜麗莎」

美國佐治亞理工學院的研究人員，利用原子力顯微鏡和一種名為「熱化學奈米光刻(TCNL)」的技術，在世界最小的「畫布」上創作了名畫《蒙娜麗莎》。由於這幅畫的畫布寬度僅30微米，這幅微笑的《蒙娜麗莎》堪稱史上最小的微笑。

研究人員在由美國化學學會期刊《朗繆爾》網絡版發表的報告中寫道，他們把一個加熱懸臂放在作畫材料的表面，一個像素、一個像素地生成一系列局部奈米化學反應，實現胺基的化學漸變。每個像素間隔125奈米。

研究人員通過改變每個位置的溫度來控制反應生成的分子數量。溫度越高，分子濃度越高，陰影越淺，形成「迷你麗莎」的前額和雙手。相反，溫度越低，陰影越深，「繪」出人像的頭髮和衣服。

報告主要作者、佐治亞理工學院物理學院副教授珍妮佛．柯帝士說：「通過改變溫度，我們的研究小組控制化學反應，在畫布表面產生奈米級的分子濃度變化。反應的空間限制提供了所需的精確度，細微到能夠繪出『迷你麗莎』這樣的圖畫。」

不過，這種技術「繪畫」時無法呈現硬朗的線條，因此「迷你麗莎」看起來有些模糊不清，呈現朦朧效果。

研究人員發現，使用其他技術難以在亞微米級實現化學濃度的梯度變化，希望熱化學奈米光刻技術能夠運用於其他材料，在奈米設備製造中發揮潛力。

柯帝士說：「我們設想，熱化學奈米光刻能夠實現其他物理或化學性質的漸變，譬如石墨烯的導電性。這一技術會有廣泛的運用，在奈米電子學、光電學和生物工程學等領域進行前所未有的實驗和應用。」

柯帝士說，這次「繪畫」過程中的另一優勢是原子力顯微鏡。這一設備已經相當常見，熱控制相對直截了當，因此能進入學術和工業實驗室。

為了讓熱化學奈米光刻術更好地運用於奈米設備製造，佐治亞理工學院的研究人員最近把5個加熱懸臂合成奈米陣列，以提高「繪畫」效率。

現階段而言，熱化學奈米光刻術比其他現有技術更具優勢。提供同樣高的空間解析度，即便只有一個加熱懸臂，它的速度也快於其他技術。柯帝士說，希望這一技術能為奈米列印提供新的選擇，用於那些大10億倍以上的大表面或日常材料。