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光驱动的纳米机械

by hxtang on 11月 27, 2008

(或:让光在纳米世界里扬起风帆)

当光照射在物体上,也会对物体产生作用力,就像风吹动帆一样。从儒勒·凡尔纳到阿瑟· C·克拉克,科幻作家们不止一次幻想过运用太阳光的作用力来推动“太阳帆”,驱动飞船在星际中航行。然而,在地球上,太阳光的作用力实在是微乎其微,没有人能用阳光来移动一个物体。但是,在2008年11月27日的《自然》杂志上,一篇由美国耶鲁大学的中国学者发表的文章,首次证实在纳米世界里,光真的可以驱动“机器”——由半导体做成的纳米机械。

这项研究,结合了两个最前沿的纳米科学领域,即纳米光子学和纳米力学。“在宏观尺度上,光的力实在太微弱,没有人能感觉到。但是在纳米尺度上,我们发现光具有相当可观的力,足以用来驱动就像集成电路上的三极管一样大小的半导体机械装置”,领导此项研究的耶鲁大学电子工程系教授唐红星这样介绍。其实,此前光的力已经被物理学家和生物学家应用于一种叫做“光镊”的技术中,用来操控原子和微小的颗粒。“我们的研究却是把光集成在一块小小的芯片上,使它的强度增加了数百万倍,从而用来操控纳米半导体器件”,《自然》杂志文章的第一作者,博士后研究员李墨进一步阐释。

在耶鲁大学的实验室里,两位科学家和来自北大的研究生熊驰及合作者们一起,使用最先进的半导体制造技术,在硅芯片上铺设出一条条光的线路,称之为“光导”。