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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”。

新一代薄如纸张的扬声器即将到来

by gezhi on 11月 17, 2008

在一项可能重新定义耳塞、耳机、立体声扬声器和其他发声设备的研究中,中国科学家报告说他们开发了一种比纸更薄的柔性扬声器,它可以用食指放入耳中,或者放置在服装、墙壁或窗户上。这可能是世界上最薄的扬声器,它用透明碳纳米管薄膜制成,关于这种扬声器的论文将发表在美国化学会12月10日出版的《纳米快报》月刊上。

姜开利、范守善及其同事指出,今天大多数的扬声器都相对庞大、复杂且缺乏柔性,它是由永磁体、音圈和纸盆组成的。他们说,为了满足便携式数字消费电子设备不断增长的更小型扬声器的需求,制造商需要新的技术。

这组科学家描述了超薄碳纳米管(CNT)薄膜的开发,它的厚度只有人的一根头发的1/1000。它能够发出音乐和其他声音。在实验室测试中,这组科学家把一片CNT薄膜安装在了两个电极上,从而形成了一个简单的扬声器。这组科学家说,这个扬声器产生的声音与传统扬声器一样优质,但是前者没有磁体和活动部件。他们还证明了可以把这种柔性薄膜贴在一个柔性的、飘动的旗帜上,同时有效地播放来自一个iPod的音乐(请观看所附的视频)。

“这些CNT薄膜扬声器是透明、柔性且可伸展的,它们能够被剪裁成许多形状并不受限制地安装在各种绝缘表面,例如墙壁、天花板、柱子、窗户、旗和衣服上。此外,CNT薄膜还能够制成小型设备,例如耳机和蜂鸣器。无疑,随着时间的推移,还会开发出越来越多的应用。这种技术可能带来扬声器和其他声学设备的新应用以及制造它们的新方法。