今天的纳米技术似乎已无处不在——从日常生活直至深奥而神秘的微观世界。如你拿起报纸、杂志、商业出版物或上网收看新闻,其中的“纳米”主题往往位居前列或中心位置。纳米纤维及其织物、纳米管和纳米生物技术都以它们各自的方式走入我们的生活。
很少有新的科学或技术领域,能象“纳米”那样得到如此大量的关注,这导致世界各国政府和企业界慷慨地在纳米技术研发上作出了大量的投入。如果我们能在分子和原子层面上对这些原子分子进行观察、移动和测量,那我们就能更近距离地理解这些系统是如何工作的。这种从根本原理意义上的理解,将使我们有能力用各种方法来改进这些系统,使它们更加安全、保密、健康……得到许许多多现在还无法想象的神奇性能。现今科学家们所涉及的现实世界:半导体、宇宙航天、轮胎、纤维和药品等等技术上的突破,还仅仅只是冰山的一角。
虽然人们已对纳米技术充满了兴趣也有了许多发现,但这纳米世界还像是“荒野之地”。过去人们在勘察新的疆域时,都需进行测量和绘制地图,其他后来者才能根据地图沿着前人踏出的小径前进,核实后拓宽成道路,再通过不断建造和开发成为一个“新世界”。在纳米世界中,最大的挑战是:“我们拿什么来绘制地图？”——如何把纳米技术从先驱者的论文和开创性工作中,转入那些在未来从事开发应用的人之手？
在测量行业,纳米测量工具及其规范的实用性,目前正处于纳米技术解决方案被广泛采用的关键时刻。取自各个学科的样品之间,在亚分子层面的纳米级测量上并不存在明显的差别,因此多学科共享一套测量工具,这不仅是可能的也是必要的。该必要性源自于各学科之间原本就存在着的部分交汇,纳米技术则更引起可能的交叉。生物学家如今考虑细胞物理特性时的想法与 10 年之前是不同的。材料研究者已从化学家和物理学家的角度来研究材料的电化学特性及其导电性。半导体工程师则更把纳米技术看成是行业的必然 方向和归宿,因为他们至今只能不断地缩小IC电路内硅元件及其导线的物理尺寸(以提高速度和集成度)——以致于下一步必将在分子(或纳米)层面上工作了。对于电子工程师、化学家、生命科学家、材料研究者以及物理学家而言,纳米测量工具连同定义纳米测量规范的一整套工业标准,都将是进行可预期结果可重复精确测量所必须的。
目前市场上已有了一些可用的纳米测量工具,但其中一部分只能适应特定的应用,并且要求使用者具有较高的操作技能。此外纳米测量还缺少统一的标准,因此对于不同厂商类似仪器得到的结果,需断定谁的测量更精准。缺乏通用和易用的测量工具将影响科学家和工程师们对纳米世界的探索,在纳米技术用于科学和其它方面的应用上,比如发现新药物、制造和质量控制,也都存在着这一挑战和需求。所有这些应用的共同点是:都需要获得可靠的和可重复的纳米测量。
今天,纳米技术已是许多安捷伦客户的中心工作,因此纳米测量也是我们安捷伦的工作重心。纳米领域的研究者们都需要探究新纳米器件和材料的化学成分、物理尺度、表面形貌和电子特性等问题。所测量的要求都属于极其精密的小电流 (小信号)测量,这正是安捷伦历来所长!
安捷伦纳米测量工具品种正在不断增长,它们覆盖了纳米测量的各种应用需求,包括生命科学、化学和电子学等各纳米相关学科。其测量工具主要包括原子力显微镜(AFM)、多模式扫描探针显微镜(SPM)、各种参数测试仪、高灵敏度纳伏/毫欧表、各类高精度分析仪和微阵列等等。
放眼未来,纳米测量工具也需要可易于操作,安捷伦通过重新工程设计,已做到不仅是科学家,连一般技术人员也都能方便使用。我们将继续不断创新,及时研制出能适应将来未知应用的新工具,所有的设计都要着眼于可重复性和易用性,还要结实耐用。一些公司,如安捷伦已很好地定位于商业化纳米组合测量的各类解决方案,以适应未来对更专业和更完善仪器的各种需求。
我们对纳米技术的承诺是:依靠加快顶级测量工具的研发,满足广大研究者、工程师和生产者可靠测量,都能得到所需的精准结果。为了迎合增长中的市场需求,一些公司也会在本年度推出几种纳米测量工具。安捷伦科技公司将引领这一潮流,已超前开发了精密的高质量的纳米测量仪器,把测量工具系列不断引入市场,以帮助人们表征未来真正无所不在的神奇的纳米器件。
作者简介
Bob Burns
安捷伦科技公司纳米技术测量部副总裁兼总经理
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