在一根发丝的尺寸上能伫立10栋如此迷人的小房子!这并非童话故事 , 而是扫描电子显微镜的杰作 。
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这栋漂亮的小屋很可爱吧?
仔细看它在照片上展现出的细节:门上方挂着的花冠、枫叶门毡、侧边的杉树、壁炉的砖块……《糖果屋》童话里的亨泽尔(H?nsel)和格蕾特尔(Gretel)想必会上去咬一口 , 但事实上这一口却不够塞牙缝 , 因为
这栋屋子的尺寸只及头发直径的十分之一!
它的长度是0.01毫米 , 这使它成为了当之无愧的世界最小房屋 。这栋小屋子是由加拿大麦克马斯特大学研究员特拉维斯·卡萨格兰德(Travis Casagrande)在圣诞假期期间制作的——巧合的是 , 若将这位研究员的姓氏拆分为“Casa grande” , 便成了西班牙语的“大房子”!
在加拿大 , 圣诞节的传统习俗是制作一块香料面包来装点餐桌 , 在节日期间使房屋充满香气 , 特拉维斯保留了这项习俗的精髓 , 但彻底改变了其制作方法 。
首先你需要一台扫描电子显微镜来观察和操作 , 记得要配上一把离子枪 , 这是制作和装饰小房子必不可少的工具 。
至于原材料 , 则要用到1微米厚的硅片 , 把它放置在扫描电子显微镜的样品室 , 样品室需要清理干净 , 以免有其他物质颗粒影响操作 。
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用“喷焊枪”切割将离子枪调至最大功率 , 然后像用喷焊枪一样使用它 。离子流会撞击硅片并剥离硅原子 , 直至硅片被穿透 。
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通过移动硅片 , 可以切割出小房子墙壁和屋顶的部分 。
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接着 , 配有超细针头的高精度机械臂能将这些部件粘在针头上 , 小心地移动它们然后组装在一起 , 这栋小房子就拔地而起了 。
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给小房子增添被雪覆盖的效果 , 需要喷涂一种包含钨原子的气态分子混合物 。把离子枪调至低功率并对准房屋的边缘处 , 此时喷出的离子流能破坏气态分子内部的化学键 , 从中游离而出的钨原子会迅速与附近的硅原子重新组成新的化学键 , 最终呈现为题图中圣诞小屋的“雪景” 。
装饰的创作接下来开始设计装饰物:被设定为中等功率的离子枪能够绘制丰富的细节 。这是由于在这一功率下 , 离子流能使房屋表面的钨原子脱离 , 并露出隐藏于其下的硅原子 。
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当绘制完这些细节 , 这栋世界上最小的房子也就大功告成啦!现在只需要拍一张精美的照片并发到朋友圈 , 来惊艳你的好友们了 。
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然而你的手机在这个尺寸下根本没有任何用处 。在电子的尺度下 , 只有扫描电子显微镜能产生清晰的图像 , 而根据型号的不同 , 最多可以放大20万倍 。
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那么特拉维斯·卡萨格兰德的硅质袖珍屋有什么意义呢?其实这只是为了展现实验室里现有的设备和技术 。
绝大多数时间里 , 扫描电子显微镜和离子枪被用于金属、矿物或其他材质样品的观测和切割 , 以此研究它们的结构和性能 , 这一过程能为工业界研发和测试不同的合金材料提供帮助 。
岌岌可危的纪录这栋产自加拿大的小屋也威胁到了之前由法国弗朗什-孔泰电子、机械、热力与光学科技研究所(FEMTO-ST)团队创造的世界纪录 , 该团队是微观雕塑领域的行家 。
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