微纳金属3D打印技术应用:AFM探针?

在光线下形成聚合物或长链分子的树脂或其他材料,对于从建筑模型到功能性人体器官部件的3D打印而言是十分有吸引力的。但是,在单个体素的固化过程中,材料的机械和流动特性会发生怎样变化,这一点很神秘。体素是体积的3D单位,相当于照片中的像素。

图为聚合树脂单个体素的3D地形图像,被液体树脂包围。(NIST的研究人员使用样品耦合共振光流变学(SCRPR)技术来测量3D打印和固化过程中材料性质在小尺度上实时变化的方式和位置。)图片来源:NIST现在,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员已经展示了一种新型的基于光的原子力显微(AFM)技术——样品耦合共振光学流变学(SCRPR),它可以在材料固化过程中以最小的最小尺度测量材料性质在实际中的变化方式和位置。NIST材料研究工程师Jason Killgore说:“我们对工业方法产生了浓厚的兴趣,而这只是一些会议讨论的结果。”他和他的同事现在已经在“Small”杂志上发表了这项技术。三维印刷或增材制造受到称赞,可以十分灵活、高效地生产复杂零件,但其也有缺点,就是会在材料特性方面引入微观变化。由于软件将零件渲染为薄层,在打印前三维重建它们,因此材料的整体属性不再与打印零件的属性相匹配。相反,制造零件的性能取决于打印条件。NIST的新方法可以测量材料如何随亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率发展的——比批量测量技术小数千倍且更快。研究人员可以使用SCRPR来测量整个固化过程中的变化,收集关键数据,以优化从生物凝胶到硬质树脂的材料加工。这种新方法将AFM与立体光刻技术相结合,利用光线对光反应材料进行图案化,从水凝胶到增强丙烯酸树脂。由于光强度的变化或反应性分子的扩散,印刷的体素可能变得不均匀。AFM可以感知表面的快速微小变化。在NIST SCRPR方法中,AFM探针持续与样品接触。研究人员采用商业AFM,使用紫外激光在AFM探针与样品接触的位置或附近开始形成聚合物(“聚合”)。该方法在有限时间跨度内,在空间中的某一个位置处测量两个值。具体而言,它测量AFM探针的共振频率(最大振动的频率)和品质因数(能量耗散的指标),跟踪整个聚合过程中这些值的变化。然后可以使用数学模型分析这些数据,以确定材料属性,例如刚度和阻尼。用两种材料证明了该方法。一种是由橡胶光转化为玻璃的聚合物薄膜。研究人员发现,固化过程和性能取决于曝光功率和时间,并且在空间上很复杂,这证实了快速,高分辨率测量的必要性。第二种材料是商业3-D印刷树脂,在12毫秒内从液体变成固体。共振频率的升高似乎表明固化树脂的聚合和弹性增加。因此,研究人员使用AFM制作了单个聚合体素的地形图像。让研究人员感到惊讶的是,对NIST技术的兴趣远远超出了最初的3D打印应用。NIST的研究人员表示,涂料,光学和增材制造领域的公司已经开始感兴趣,有些正在寻求正式的合作。

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  近年来,磁性斯格明子受到了广泛的关注。这些拓扑保护的非共线磁性自旋结构纳米粒子稳定在反转对称破坏的磁性化合物中,是手性卓洛辛斯基-莫里亚相互作用(DMI)以及铁磁交换相互作用的结果。为广泛研究的自旋结构先是在单晶和外延薄膜中非中心对称B20化合物中观察到的类布洛赫斯格明子,其次是在超薄铁磁层和重金属层形成的薄膜异质结构中的斯格明子。对非共线自旋结构的观察很多都是利用从晶体中提取的薄片进行的。磁性纳米粒子,即反斯格明子和布洛赫斯格明子,已被发现同时存在于由具有二维对称的反四方赫斯勒化合物形成的单晶片层中。然而,制作四方赫斯勒化合物的薄膜以及在其中的自旋结构测量仍然具有挑战性。

  通过各种直接成像技术可以在真实空间中观察到斯格明子。近期,德国科学家Parkin等人使用低温强磁场磁力显微镜(MFM)成像来研究[001]取向的Mn2RhSn薄膜中的磁性结构。图1展示了在100K下随磁场增加而变化的典型MFM结果。为了进一步研究Mn2RhSn薄膜中观察到的纳米物体的稳定性,在矢量磁场存在下对35 nm厚的薄膜进行了MFM测量(图2)。

图2 :200K温度下,35 nm厚Mn2RhSn薄膜中纳米粒子在矢量磁场中的稳定性

  科学家在很大的温度范围内(从2k到280K)和磁场的作用下观察磁性纳米物体,从研究结果可知,形成不同的椭圆和圆形的大小孤立粒子取决于场和温度(图3)。此外,借助于由MFM产生的局部磁场梯度,科学家还演示了这些纳米粒子的产生和湮灭(图4)。

图4. 基于MFM显微探针技术控制35 nm厚Mn2RhSn薄膜中纳米粒子的产生和湮灭

  综上所述,由磁控溅射形成的Mn2RhSn外延薄膜中存在磁性纳米粒子。类似于单晶薄片,这些纳米粒子在广泛的尺寸范围内以及在磁场和温度下都具有稳定性。然而,纳米粒子并没有形成明确定向的阵列,也没有任何证据发现螺旋自旋结构,这可能是薄膜中化学顺序均匀性较差导致的结果。然而,在外延薄膜中发现了沿垂直晶体方向的椭圆扭曲纳米粒子,这与在单晶片中观察到的椭圆布洛赫斯格明子一致。因此,这些测量结果为Mn2RhSn薄膜中非共线自旋结构的形成提供了强有力的证据。实验结果表明,在这些薄膜中,可以利用磁性的局部磁场来删除单个纳米物体,也可以写出纳米粒子的集合。

  低温强磁场原子力/磁力显微镜attoAFM/MFM I主要技术特点:

  • 工作模式:AFM(接触式与非接触式), MFM

图5. 低温强磁场原子力磁力显微镜以及attoDRY2100低温恒温器

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  • 世界首个集材料生长、器件制备、测试分析为一体的纳米领域大科学装置——纳米真空互联综合实验站正在我国江苏苏州工业园区建设。这个实验站相当于在太空建设了一个全真空的纳米器件研发平台。  正在建设中的这个纳米实验站是目前世界上最大的真空互联科研装置。其总体方案是:用总长近500米的超高真空管道,将上百台用于材料生长、器件制备、测试分析的大型仪器设备互联,实现样品在不同设备之间传送时其表面不被氧化、沾污,不被外界大气环境所破坏。中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员、纳米真空互联实验站常务副总指挥丁孙安说,实验站通过超高空间分辨、时间分辨、能量分辨、质量分辨等的高端能力仪器设备,对物质的“本征性质”进行研究,从而实现量子材料的设计、制备和表征,后摩尔时代器件加工和测试分析,同时开展新材料、新工艺、新结构和新功能的开发和研究,以及形成第三代半导体工艺包。  “这个实验装置是在类似太空的全真空环境下的纳米器件研发平台,相当于把现有的加工设备统一搬到太空。”丁孙安说。  纳米真空互联实验站是依托中科院苏州纳米所,联合清华大学薛其坤院士团队、中科院大连化学物理研究所包信和院士团队建设的。一期建设由中科院、江苏省、苏州市和苏州工业园区共建,预计2018年建成,建设经费 电话:010- 传真:010- 联系人:刘洁 开户银行(人民币):招行亚运村支行 开户银行(美元):中国银行总行营业部 帐号(人民币):1 帐号(美 元):14

  • 广州程启招标代理有限...

  • 7月7日,农业部网站发布关于广东省2017年农业科学观测实验站建设项目可行性研究报告的批复,总投资2793万元,资金来源为中央预算内投资2328万元,地方投资465万元。  本批复包括农业部华南地区蔬菜科学观测实验站建设项目、农业部广东甘蔗种质资源与利用科学观测实验站建设项目、农业部广州作物有害生物科学观测实验站建设项目、农业部华南花生与鲜食玉米科学观测实验站建设项目、农业部兽用药物与兽医生物技术广东科学实验站建设项目等五个项目,涉及100余套仪器设备的采购,仪器共计投资。  二是强化协同创新。综合性重点实验室要强化牵头作用,组织好学科群年会,并对各重点实验室(站)进行年度考核;通过共同申报科技计划项目、设立开放课题等,推进联合攻关;依托各类学会(协会),利用研讨会等平台,积极开展学术交流。专业性(区域性)重点实验室要强化主体作用,配合综合性重点实验室、联合其他专业性(区域性)重点实验室,做好学科群的运行和建设工作。科学观测实验站要强化支撑作用,进一步明确功能定位,做好观测监测和技术集成示范。  三是加强运行管理。健全完善《学科群工作规则》《重点实验室(站)章程》等制度,加强科研经费管理。加强学风建设和科学道德建设,坚决抵制学术不端行为。促进科研仪器等资源共享,加强知识产权保护。从农业需求的关联度、产业发展的贡献度、学术成果的创新度等三个方面,分类评价重点实验室(站)。对“十二五”已布局的重点实验室(站),年度考核不佳的,给予警告或通报批评;五年综合评估不合格的,取消资质。对“十三五”新增的重点实验室,先开展为期两年的试运行,考评合格后,再正式授牌。  附件:)或农业科教信息网()下载上述有关文件和申报表格。  联系人:刘爽  联系电话:010-  Email:kjsjlch@  通讯地址:北京市朝阳区农展馆南里11号农业部科技教育司技术引进与条件建设处邮编:100125  二〇一一年七月二十五日 相关新闻:246个农业部重点实验室名单正式公布

  • 零折射率为光提速   在细心加工的波导里(图左),光波产生了一个带状图案(中间),但是,由于波导的宽度不同,某一特定波长的光波能无限快地传播,从而照亮整个波导。图片来源:AMOLF and University of Pennsylvania  一个由物理学家和工程师组成的研究小组日前宣称,在一个纳米尺度的装置内,可见光的速度能达到无限快。当然,该小发明并不会带来瞬时通信,爱因斯坦相对论中提出的著名速度限制也仍然有效,但是,这个小东西将有各种各样的用途,包括在一种光学电路中充当一个要素。  “这样一个东西是十分有趣的,并且可能是有用的。”美国佐治亚理工学院电气工程师Wenshan Cai提到。Cai没有参与这项研究。  在真空中,光大约以3亿米/秒的速度传播。而在诸如玻璃等物质中,其传播速度会变慢。但是,科学家们能使用奇怪的方法操纵光和物质的交互作用,来调整光的折射率,例如使其变成负数,这样能带来光的弯曲。  《科学》杂志在线报道称,现在,荷兰原子和分子物理学研究所物理学家Albert Polman、美国宾夕法尼亚大学电气工程师Nader Engheta及其同事们实现了一个非常奇特的“壮举”。  他们发明了一个微小装置,在这里,可见光的折射率为零,因此,光波以一个特别的波长快速传播,速度甚至达到无限快。  这个装置包含一个85纳米厚、2000纳米长,被银环绕的绝缘二氧化硅矩形杆,光通常无法穿透这个矩形杆。结果是形成了一个被称为波导的光传送空间。  研究人员还做成了二氧化硅宽度从120纳米到400纳米的不同装置,并将研究成果发表在了《物理评论快报》上。  这里,光的表现不同,因为电磁场必须服从确定的“边界条件”。一般而言,对向传播光波的高峰和低谷重叠,就产生了明亮和黑暗的条带。一旦截止波长正确,就会发生有趣的事情。那时整个波导被照亮,而不是产生条带状的图案。因此,光沿着波导的长度同步振荡。  之前,Engheta领导的研究小组也曾制造出较长波长辐射的零折射率。不过,在可见光上重复这项工作更加困难,因为设备太小而无法容纳光源。  因此,研究人员通过击中一个电子束在波导里产生所有波长的光,并且测量了泄漏的光量。研究人员发现,以特殊波长照射出去的光量取决于电子束是否进入某一点,这里对于这个波长来说可能有一个光亮或黑暗的点。因此通过沿着波导扫描电子束,并检测输出量,研究人员追踪了每个波长的光图像。  为何这一现象没有违反相对论?因为光有两种速度,Engheta解释道。“相速度”是指一个给定波长传播速度多快,而“群速度”指的是光运送能量或信息的速度有多快。而只有群速度必然比光在真空中传播的速度慢。  这个设备将有多种用途,Engheta说,它能够帮助制作出期望中的纳米级光学电路导管。  一批这样的波导甚至能够制出一种有零折射率的疏松材料。但是,制造这种排列可能十分具有挑战性,Cai说:“理论上很简单,但操作上很困难。”

  • 中国热带农业科学院海口实验站2011年香蕉种质资源评价与创新利用实验室仪器设备购置项目中标公告 2011年05月26日 14:26 来源:中国政府采购网 【打印】 (招标标号:GZCQC) 广州程启招标代理有限公司受中国热带农业科学院海口实验站的委托,于2011年5月5日就中国热带农业科学院海口实验站2011年香蕉种质资源评价与创新利用实验室仪器设备购置项目(采购编号:GZCQC)采用公开招标方式进行采购。现就本次采购的中标结果公告如下:一、采购人名称:中国热带农业科学院海口实验站二、采购项目名称:中国热带农业科学院海口实验站2011年香蕉种质资源评价与创新利用实验室仪器设备购置项目三、采购项目编号:GZCQC四、采购方式:公开招标五、采购项目简要说明:PCR仪、凝胶成像系统、二氧化碳培养箱、真空离心浓缩仪、电穿孔仪细胞融合仪、电泳操作系统、台式高速冷冻离心机、生物分析仪、双模块冷却式恒稳混匀仪、杂交箱、超微量分光光度计、叶绿素仪、超声波破碎仪。 六、采购公告日期及媒体:发布日期:2011年5月5日,发布媒体:中国财经报、中国政府采购网、中国采购与招标网、广东省政府采购网、广州程启招标代理有限公司网站七、评审信息1、评审日期:2011年5月25日2、评审地点: 广州市越秀区恒福路238号2楼218室3、评审委员会负责人:彭湘明4、评审委员会成员:彭湘明、张铭光、徐勤、张伟锋、臧小平八、评审意见等有关资料综合评分法中标候选供应商排序表项目名称: 中国热带农业科学院海口实验站2011年香蕉种质资源评价与创新利用实验室仪器设备购置项目项目编号:GZCQC 评审日期:2011年5月25日序号投标人名称价格得分技术得分商务得分自主创新产品加分综合得分推荐排名比例40%比例50%比例10%100%01海南继海科技有限公司

  • 日前,农业部发布关于...

  • 近日,农业部官方网站公布了多个实验站建设项目的批复,项目建设总投资在4000万以上,项目建设期为1年或2年。  本批次公布的项目中主要建设内容就是相关仪器设备的购置,涉及的仪器设备包括质谱、色谱、固相萃取、PCR仪、拉曼光谱仪等分析测试仪器以及土壤水分分析仪、植物根系监测系统、田间小气候观测仪、冠层测量仪等农业专用仪器。预计农业系统在未来两年将会有不少于2000万明确的仪器采购提前公开。  详情如下:项目 投资金额 仪器设备购置 建设周期 《关于重新上报广东省兽药饲料质量检验所畜禽产品质量安全风险监测能力建设项目(华南)可行性研究报告的函》(粤农计[号)总投资632万元,其中仪器设备购置费585万元,工程建设其他费29万元,预备费18万元。电感耦合等离子体质谱仪、多维色谱质谱联用系统、全自动样品消化系统、全自动固相萃取系统、全自动在线固相萃取液相色谱系统各1台(套),风险预警信息系统硬件设备1套。年《西藏自治区农牧厅关于呈报〈2015年农业部重点实验室建设项目可行性研究报告〉的请示》(藏农厅计〔2015〕3号)总投资827万元四极杆-飞行时间串联质谱检测器、超高速冷冻离心机、全自动电泳仪、荧光PCR仪、遗传分析系统、高分辨率激光共聚焦显微拉曼光谱仪、超低温冰箱及冻存管理系统、人工气候箱等仪器设备各1台(套)。年《关于报送农业部东北地区作物栽培科学观测实验站建设项目可行性研究报告的函》(辽农(计)字〔2015〕4号)总投资388万元细胞破碎仪、全自动化学分析仪、自动气象站、高精度冠层测温仪、蒸发蒸腾测量仪、植物生理生态监测系统、差分GPS定位系统、碳通量观测系统、多通道时域反射土壤湿度监测系统、土壤养分测定仪、冷冻干燥机、显微镜(带数码摄像系统)、叶面积仪、低温冰箱各1台(套)年《关于报送农业部东北水稻生物学与遗传育种重点实验室建设项目可行性研究报告的函》(辽农(计)字〔2015〕5号)总投资842万元超高效液相色谱仪、同位素质谱仪、荧光分光光度计、荧光PCR仪、遗传分析系统、生物大分子分析仪、样品种质等超低温保存系统、人工气候箱、植物光合测定系统、近红外分析仪、田间土壤呼吸监测系统、植物生理生态监测系统、全自动电泳系统各1台(套)年《关于报送农业部东北设施园艺工程科学观测实验站建设项目可行性研究报告的函》(辽农(计)字〔2015〕6号)总投资367万元自动气象站/田间小气候观测仪、全自动太阳分光光度计、土壤水分分析仪、差分GPS定位系统、多通道热流计各1台(套),购置物联网数据获取与处理系统,购置田间施药机具、播种机各1台(套)年《关于报送农业部东北玉米营养与施肥科学观测实验站建设项目可行研究报告的函》(辽农(计)字〔2015〕7号)总投资381万元购置自动气象观测站、土壤团粒分析仪、便携式土壤呼吸测量系统、在线水质分析

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