一种可实现100纳米到1微米之间精确调控的新型纳米球探针技术近日被攻克。此前，传统的球形原子力显微镜探针尺寸在1～10微米，缺乏在纳米尺度的测量。这一技术可以精准测量纳米到微米尺度范围的界面，解决了纳米摩擦学领域的重要技术瓶颈。
日前，这项研究刊发在了国际界面研究领域著名期刊《兰格缪尔》，并作为封面之一重点报道。
这项研究室由浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院研究员胡欢团队，联合美国IBM沃森研究中心以及东华大学机械系教授彭倚天团队合作发明。
哈尔滨工业大学能源化工系主任甘阳教授评价该工作：“不但实现了亚微米/纳米球的位置、尺寸和形状精准可控，而且亚微米/纳米球与探针的原生一体式结构确保了高结合强度和针尖表面无污染。”
卡尔蔡司公司离子显微技术研发中心的首席科学家尉东光博士认为，“这项研究以非常低的成本，极大地拓宽了探针针尖的材料范围，因而拓展了扫描探针技术的检测、表征能力。”
胡欢团队长期从事各种纳米制造技术的研究，于日前第一个进行了利用氦离子隆起效应制造纳米球探针的实验。通过聚焦离子刻蚀(FIB)在普通原子力显微镜探针上雕刻出一个平台，然后在平台上精准定位，注入高能氦离子束，使得单晶硅隆起，实现了一种稳定可靠的纳米球探针技术纳米制造工艺，具有高分辨率、高准确性、耐高温的球形探针由此制造而成。
事实上，高能氦离子束可以聚焦成直径在0.5纳米左右的束斑，像一把超级小的刀，能够将材料在纳米尺度任意切割，但在硅材料衬底中注入高能氦离子束则会形成隆起。“这是工业界非常不愿看到的现象，这个隆起可以说是氦离子用于纳米制造领域的一个瑕疵。”胡欢介绍。
但是，这个瑕疵在胡欢看来“如获至宝”。“从透射电镜的照片中可以清楚的看到硅片表面在氦离子的注入下隆起来像一个球，正好联想到原子力显微镜球探针一直以来难以制造纳米球的结构这一技术瓶颈。”
胡欢认为，新的探测工具的制造，将有利于促进纳米摩擦学、生物材料的测试和研发，以及分子之间力的测量，对材料学、摩擦学、生物医学都会起到很好的推动作用。
