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一张纸和一把剪刀聚在一起，就能剪裁出一幅美丽的剪纸画。剪纸作为中国一项古老的传统艺术，已经有上千年的历史了。随着时间的推移，剪纸的方法、样式等也越来越丰富。近年来，剪纸艺术已经从民间走进了科学界。很多著名大学研究团队发现，这些看似简单的剪纸技术中其实蕴含着深邃的科学思想。“搭乘”材料和制造技术快速发展的列车，这些研究团队已经把剪纸技术应用到了微纳米机电系统、形变建筑学、生物和光学器件等很多高端领域。
剪纸中的“小块头”
今天要给大家介绍的就是一种先进的剪纸技术，它有一个突出的特点——用来剪裁的“纸张”身材非常娇小，不是厘米级也不是毫米级，而是我们肉眼根本看不到的纳米级，人们还给这种剪纸起了一个很贴切的名字——“纳米剪纸”。这项剪纸技术是由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理实验室李家方博士所负责的一个国际合作团队研究出来的。他们从传统的剪纸中获得灵感，让纳米薄膜实现了由二维平面到三维立体结构的“华丽变身”。
神奇的“剪刀”
让纳米级的薄膜“变身”，显然平时剪纸用的剪刀是办不到的。在研究中，研究团队用到了一把特别的“剪刀”，它的名字叫聚焦离子束，英文名是FIB。虽然这个名字看起来和FBI（美国联邦调查局）有点像，但聚焦离子束跟联邦调查局可是一点关系都没有，这是一种用一群“抱团离子”做加工和分析的系统。“剪纸”的方式简单来说就是让一束离子“加速跑”后“抱成团”，然后一起去“轰炸”样品表面，靠着这种看似简单粗暴的方式让样品变成预想中的模样。
“小剪刀”本领大
要在这么小的剪纸身上秀出花样，没有点真本事可不行。作为一把行走在科技前沿的“剪刀”，聚焦离子束的本领远高于它的那些普通同伴。下面，就给大家简单介绍几个聚焦离子束专属的、它的那些伙伴可能都沒听过的“盖世神功”。
刻蚀
聚焦离子束就是通过刻蚀让纳米剪纸变身的。这个过程大致是这样的：聚焦离子束的火药库→离子源发射大量离子→高能离子朝着目标“狂奔”→离子团结起来，“抱成团”合伙“攻击”样品，同时作为补偿，会把自身动量送给样品中的原子或分子→样品在被“攻击”过程中完成变身→大功告成。没错，刻蚀就是这么“简单粗暴”，不过它攻击之后留下的可不是废墟，而是完成“华丽变身”的纳米剪纸。通过选择合适的“弹药”，可以让不同材料的样品实现“变身”的梦想。
成像
虽然聚焦离子束有本事在纳米级的舞台上秀花样，不过纳米剪纸那么小，肉眼根本看不到，我们该如何检验聚焦离子束的劳动成果呢？别急，这点聚焦离子束早就“想到”了，它自带成像技术，可以实时记录自己的工作进度。聚焦离子束的成像本领跟扫描电子显微镜基本—样，都是通过接收二次离子和电子实现的。这些二次离子和电子也是在聚焦离子束“攻击”样品表面时诞生的，这些信号在被接收经过处理后能够显示出样品的“面部特征”。虽然聚焦离子束成像能力没有扫描电子显微镜那么棒，但分辨率达到5～10纳米的它们已经可以很好地反映材料表层的“体貌特征”了。
沉积
除了“轰炸攻击”，聚焦离子束还可以通过沉积的办法完成图形设计，不过这个方法需要一个叫气体注入系统的同伴帮忙。在聚焦离子束到达样品表面之前，需要气体注入系统先将一种叫有机前驱物的气体物质喷到样品表面。当聚焦离子束到达样品表面时，它会把有机前驱物分成易于挥发和不易于挥发两个帮派，然后“赶走”易于挥发帮派，最后样品会在图形发生器的帮助下完成“变身”。
小剪纸，大用途
在这么优秀的“剪刀”下诞生的剪纸自然也不会差。“身材娇小”的它们可从来没想过要去做窗花和贺卡，它们一出生就志向远大，比如进入高端的光学领域。研究人员利用纳米剪纸的技术特点设计出了一种“风车型”的纳米结构阵列。通过改变这种“风车”叶片的旋转方向，就可以过滤掉一些“左旋”或者“右旋”的特殊的光啦！
剪纸中的“小块头”
今天要给大家介绍的就是一种先进的剪纸技术，它有一个突出的特点——用来剪裁的“纸张”身材非常娇小，不是厘米级也不是毫米级，而是我们肉眼根本看不到的纳米级，人们还给这种剪纸起了一个很贴切的名字——“纳米剪纸”。这项剪纸技术是由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理实验室李家方博士所负责的一个国际合作团队研究出来的。他们从传统的剪纸中获得灵感，让纳米薄膜实现了由二维平面到三维立体结构的“华丽变身”。
神奇的“剪刀”
让纳米级的薄膜“变身”，显然平时剪纸用的剪刀是办不到的。在研究中，研究团队用到了一把特别的“剪刀”，它的名字叫聚焦离子束，英文名是FIB。虽然这个名字看起来和FBI（美国联邦调查局）有点像，但聚焦离子束跟联邦调查局可是一点关系都没有，这是一种用一群“抱团离子”做加工和分析的系统。“剪纸”的方式简单来说就是让一束离子“加速跑”后“抱成团”，然后一起去“轰炸”样品表面，靠着这种看似简单粗暴的方式让样品变成预想中的模样。
“小剪刀”本领大
要在这么小的剪纸身上秀出花样，没有点真本事可不行。作为一把行走在科技前沿的“剪刀”，聚焦离子束的本领远高于它的那些普通同伴。下面，就给大家简单介绍几个聚焦离子束专属的、它的那些伙伴可能都沒听过的“盖世神功”。
刻蚀
聚焦离子束就是通过刻蚀让纳米剪纸变身的。这个过程大致是这样的：聚焦离子束的火药库→离子源发射大量离子→高能离子朝着目标“狂奔”→离子团结起来，“抱成团”合伙“攻击”样品，同时作为补偿，会把自身动量送给样品中的原子或分子→样品在被“攻击”过程中完成变身→大功告成。没错，刻蚀就是这么“简单粗暴”，不过它攻击之后留下的可不是废墟，而是完成“华丽变身”的纳米剪纸。通过选择合适的“弹药”，可以让不同材料的样品实现“变身”的梦想。
成像
虽然聚焦离子束有本事在纳米级的舞台上秀花样，不过纳米剪纸那么小，肉眼根本看不到，我们该如何检验聚焦离子束的劳动成果呢？别急，这点聚焦离子束早就“想到”了，它自带成像技术，可以实时记录自己的工作进度。聚焦离子束的成像本领跟扫描电子显微镜基本—样，都是通过接收二次离子和电子实现的。这些二次离子和电子也是在聚焦离子束“攻击”样品表面时诞生的，这些信号在被接收经过处理后能够显示出样品的“面部特征”。虽然聚焦离子束成像能力没有扫描电子显微镜那么棒，但分辨率达到5～10纳米的它们已经可以很好地反映材料表层的“体貌特征”了。
沉积
除了“轰炸攻击”，聚焦离子束还可以通过沉积的办法完成图形设计，不过这个方法需要一个叫气体注入系统的同伴帮忙。在聚焦离子束到达样品表面之前，需要气体注入系统先将一种叫有机前驱物的气体物质喷到样品表面。当聚焦离子束到达样品表面时，它会把有机前驱物分成易于挥发和不易于挥发两个帮派，然后“赶走”易于挥发帮派，最后样品会在图形发生器的帮助下完成“变身”。
小剪纸，大用途
在这么优秀的“剪刀”下诞生的剪纸自然也不会差。“身材娇小”的它们可从来没想过要去做窗花和贺卡，它们一出生就志向远大，比如进入高端的光学领域。研究人员利用纳米剪纸的技术特点设计出了一种“风车型”的纳米结构阵列。通过改变这种“风车”叶片的旋转方向，就可以过滤掉一些“左旋”或者“右旋”的特殊的光啦！