贝尔实验室发明用“纳米草”技术

　　3/24/2004,硅谷动力：朗讯科技贝尔实验室科学家最近发明了一种全新的液体控制技术。新技术可以通过将电荷作用于经特殊处理的、形状类似草叶的硅表面控制液体的流动，其潜在应用领域包括用于大型计算机的集成电路冷却、用于光通信的新型光子器件以及体积小巧、价格低廉的芯片上的实验室(lab-on-a-chip)传感器模块等。新技术源于贝尔实验室在纳米技术领域的研究，详细资料将发表在2004年5月11日一期的美国化学学会期刊《Langmuir》上。

 
　　贝尔实验室纳米技术副总裁兼新泽西纳米技术协会会长David Bishop表示：“某些时候，一个领域的突破性研究可以在多个领域有着广泛的应用。以这项研究为例，由此产生的技术可以应用在从光网络和高级微型电池到自动清洗挡风玻璃和阻力更小的船身设计等广泛领域。”

　　使这一切成为可能的就是贝尔实验室突破性的硅表面处理技术。该技术能够将硅表面处理成类似于整齐切割过的草坪，其中每根“草叶”仅为纳米级大小(一纳米为十亿分之一米，比人类头发直径小约十万倍)。“纳米草”技术允许水滴与表面以一种新方式相互作用，从而使精确控制效果成为可能。日常生活经验告诉我们，液体往往会润湿表面并粘附其上：雨水能粘附在汽车挡风玻璃上；水溢出时会溅得满地都是。纳米草叶片体积极小，可以使液滴立于其上，且极易清除。

　　据领导该项研究的贝尔实验室科学家Tom Krupenkin介绍：“这项技术从物理上减少了液体接触的表面积，从而将液体与底层之间的相互作用降低了数百倍。”Krupenkin及其研究小组为纳米草包裹了一层不粘且防水的材料，当水滴接触表面时可以轻而易举地将其清除并保持表面干燥。研究小组还通过为水滴加电调整水滴的行为，使其按指示浸入并润湿表面。对温度的变化，水滴也可以做出反应，预示着该技术在冷却应用方面也将大有作为。Krupenkin表示：“该原理可用于冷却电脑芯片。您可以将水滴输送至芯片上的发热点，浸入并吸收热量，然后再继续，因而避免了使用冷却剂或冷却整个芯片所带了的高成本和低效率。”

　　这项技术的另一个应用可能在光网络领域。例如，将水滴移动到纳米草表面能够改变光信号传输介质的物理性质，并产生更佳的光交换方式。Krupenkin认为，通过将液体移入或移出纳米草区域，还可以制造滤光器等新型光学器件。

　　贝尔实验室和新泽西纳米技术协会也在探索运用这项技术制造强大的下一代微型蓄电池。传统电池即使在不用时也会存在某种程度的电化学反应，从而使电池不断损耗。通过使用贝尔实验室技术隔离电解液，使其仅在需要电力时才进行电化学反应，以此原理制造的基于纳米草的微电池将是长时间、高容量电池应用的理想之选，特别是那些电力需求呈间歇性的场合。这方面的例子有室外传感器，它们只有在探测到东西和通过传输无线信号发送信息时才需要大量电力。

　　纳米草的另一潜在应用就是“芯片上的实验室”。Krupenkin表示：“您可以设想一种使用数千种不同试剂的芯片上的实验室，其中每个试剂沉淀在纳米草底部，从而为组合化学、基因分析等提供了全新设备。纳米草其他可能的应用领域包括鱼雷、自动清洗挡风玻璃以及船舶设计等，此时其防水性至关重要。”

　　其他参与研究的跨学科小组成员包括贝尔实验室的Ashley Taylor、贝尔实验室实习生Tobias Schnieder以及宾夕法尼亚大学的Shu Yang教授。

 
转自eNet硅谷动力