中國粉體網(wǎng)11月13日訊 研究人員在提升金屬強度的實驗過程中有了意外收獲，他們利用脈沖激光束照射在石墨層，制備出了納米金剛石薄膜（nanodiamond films）并實現(xiàn)了光刻燒蝕,。該技術(shù)在生物傳感器乃至計算機(jī)芯片領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛力。
上圖描繪了一項新技術(shù)的工作原理,，利用脈沖激光束將石墨合成納米金剛石薄膜并在石墨上進(jìn)行光刻,，該技術(shù)有望應(yīng)用于傳感器及計算機(jī)芯片領(lǐng)域,。（圖片來源：普渡大學(xué),，Gary Cheng）
研究人員在提升金屬強度的實驗過程中有了意外收獲，他們利用脈沖激光束照射在石墨層,，制備出了納米金剛石薄膜（nanodiamond films）并實現(xiàn)了光刻燒蝕。該技術(shù)在生物傳感器乃至計算機(jī)芯片領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。
“過去我們制備人造金剛石需要高溫高壓環(huán)境,，而新技術(shù)最大的優(yōu)勢,，就是可以選擇性地將納米金剛石微粒沉積在剛性表面，無需苛刻的環(huán)境條件,�,！泵绹斩纱髮W(xué)（Purdue University）工業(yè)工程副教授Gary Cheng說,，“因為我們是在室溫下做這個實驗,，因而降低了制備金剛石的成本。除此之外,，我們還可以將設(shè)計好的圖案直接“刻寫”在納米金剛石膜上,�,！�
這種金剛石薄膜光刻技術(shù)具有選擇性,，有望應(yīng)用于生物傳感器、量子計算,、燃料電池和新一代計算機(jī)芯片等領(lǐng)域,。
該技術(shù)利用了多層薄膜結(jié)構(gòu),，包括一個在玻璃蓋板覆蓋下的石墨層。當(dāng)紫外脈沖激光照射在該材料上,，石墨層瞬間被電離形成等離子體,，并產(chǎn)生一個向下的壓力,。之后，石墨等離子體迅速固化成為金剛石,。最上層的玻璃蓋板限制了等離子體的逃逸,，使其形成了納米金剛石膜。
Cheng認(rèn)為,，“這些都是由超小的金剛石微粒和高強度的鍍膜層組成的，因而可以適用于高溫傳感器,�,！�
該研究成果發(fā)表在《自然》的在線期刊《科學(xué)報告》（Scientific Reports）上,。該論文作者包括前普渡大學(xué)博士生Yuefeng Wang,，Yingling Yang，Ji Li和Martin Y. Zhang,，博士后研究助理Jiayi Shao，博士生Qiong Nian和Liang Tang,，以及Gary Cheng。
該發(fā)現(xiàn)源于研究人員進(jìn)行的一項實驗,，當(dāng)時他們正研究如何利用石墨薄層和納秒脈沖激光（nanosecond-pulsing laser）來提升金屬強度,。一名博士生意外發(fā)現(xiàn)，激光可以令石墨消失或呈現(xiàn)半透明現(xiàn)象,。
“黑色的石墨層不見了，但是它去哪了呢,？”Cheng說到。
隨后的研究表明,，石墨變成了金剛石。普渡大學(xué)研究人員將該過程命名為限制型脈沖激光沉積（confined pulse laser deposition,，CPLD）,。
為了證實該結(jié)構(gòu)確為金剛石，研究小組利用了一系列技術(shù)手段,，包括透射電子顯微鏡，X射線衍射分析和電阻測量技術(shù),。
Cheng說,，該技術(shù)已經(jīng)通過普渡大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化部門申請了美國專利。將該研究商業(yè)化還需要更多的后續(xù)研究,。
上圖描繪了一項新技術(shù)的工作原理,，利用脈沖激光束將石墨合成納米金剛石薄膜并在石墨上進(jìn)行光刻,，該技術(shù)有望應(yīng)用于傳感器及計算機(jī)芯片領(lǐng)域,。（圖片來源：普渡大學(xué),，Gary Cheng）
研究人員在提升金屬強度的實驗過程中有了意外收獲，他們利用脈沖激光束照射在石墨層,，制備出了納米金剛石薄膜（nanodiamond films）并實現(xiàn)了光刻燒蝕。該技術(shù)在生物傳感器乃至計算機(jī)芯片領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。
“過去我們制備人造金剛石需要高溫高壓環(huán)境,，而新技術(shù)最大的優(yōu)勢,，就是可以選擇性地將納米金剛石微粒沉積在剛性表面，無需苛刻的環(huán)境條件,�,！泵绹斩纱髮W(xué)（Purdue University）工業(yè)工程副教授Gary Cheng說,，“因為我們是在室溫下做這個實驗,，因而降低了制備金剛石的成本。除此之外,，我們還可以將設(shè)計好的圖案直接“刻寫”在納米金剛石膜上,�,！�
這種金剛石薄膜光刻技術(shù)具有選擇性,，有望應(yīng)用于生物傳感器、量子計算,、燃料電池和新一代計算機(jī)芯片等領(lǐng)域,。
該技術(shù)利用了多層薄膜結(jié)構(gòu),，包括一個在玻璃蓋板覆蓋下的石墨層。當(dāng)紫外脈沖激光照射在該材料上,，石墨層瞬間被電離形成等離子體,，并產(chǎn)生一個向下的壓力,。之后，石墨等離子體迅速固化成為金剛石,。最上層的玻璃蓋板限制了等離子體的逃逸,，使其形成了納米金剛石膜。
Cheng認(rèn)為,，“這些都是由超小的金剛石微粒和高強度的鍍膜層組成的，因而可以適用于高溫傳感器,�,！�
該研究成果發(fā)表在《自然》的在線期刊《科學(xué)報告》（Scientific Reports）上,。該論文作者包括前普渡大學(xué)博士生Yuefeng Wang,，Yingling Yang，Ji Li和Martin Y. Zhang,，博士后研究助理Jiayi Shao，博士生Qiong Nian和Liang Tang,，以及Gary Cheng。
該發(fā)現(xiàn)源于研究人員進(jìn)行的一項實驗,，當(dāng)時他們正研究如何利用石墨薄層和納秒脈沖激光（nanosecond-pulsing laser）來提升金屬強度,。一名博士生意外發(fā)現(xiàn)，激光可以令石墨消失或呈現(xiàn)半透明現(xiàn)象,。
“黑色的石墨層不見了，但是它去哪了呢,？”Cheng說到。
隨后的研究表明,，石墨變成了金剛石。普渡大學(xué)研究人員將該過程命名為限制型脈沖激光沉積（confined pulse laser deposition,，CPLD）,。
為了證實該結(jié)構(gòu)確為金剛石，研究小組利用了一系列技術(shù)手段,，包括透射電子顯微鏡，X射線衍射分析和電阻測量技術(shù),。
Cheng說,，該技術(shù)已經(jīng)通過普渡大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化部門申請了美國專利。將該研究商業(yè)化還需要更多的后續(xù)研究,。
