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我國研製成功納米微操作(zuò)機器人原子力顯微鏡 (2005-06-13)

發(fā)布時間:2007-12-04 作者: 來源:儀(yí)器信息(xī)網 瀏覽:740
中國(guó)人(rén)也有可能直接操作(zuò)原(yuán)子了??這不是夢想,一台能夠在納(nà)米尺度上操作的(de)機器人係統樣機由中國科學院沈陽自動化所研製成功,並於近(jìn)日通過(guò)了由國家“863”自動(dòng)化領(lǐng)域智(zhì)能機器人專家組的驗收(shōu)。 據介紹,納(nà)米微操作是納米技術的重要內容,其目的是在(zài)納(nà)米尺度上按人的意願對納米材料實現移動、整形、刻畫以及裝配等工作。納米微操作始於上世紀80年代,電子顯微鏡(jìng)的發明,使得科學家能(néng)夠探索原子世界的奧秘(mì),開展微操作研究。原子力顯微鏡(AFM)是一種(zhǒng)掃描探針顯微鏡(SPM),中國科學院沈陽自動化所研製的微操作機器人係統,就是將AFM與機器人控製技術相結合,實現對納米材料的操作。 在中國科學院沈(shěn)陽自動化(huà)所(suǒ),記者通過計算機屏幕看到,在一塊矽(guī)基(jī)片(piàn)上,操作人員操縱機器人在1μm×2 μm的區域上清晰地刻出 “SIA”三個英文字母,這是沈陽自動化所的縮寫;另一個演示顯示,在一個5μm×5μm的矽基片上,操作(zuò)者將一個4μm 長、100 nm粗細的碳納米管準確地移動到一個刻好的(de)溝槽裏。 研究人員(yuán)介紹,這(zhè)台機器人係統在納米尺度下(xià)的係統建模方法、三維納觀力獲取與感知及誤差分析與補償方(fāng)麵有很多突破與創新(xīn),達到世界先進水(shuǐ)平。在項(xiàng)目研究中,科研(yán)人員實現了SPM納米掃描運動機理和機器人監控係統技術的結合(hé);建立了納米尺度下的物體運動學與(yǔ)動力學分(fèn)析與模型(xíng),探針三維受力形變分析(xī)與解耦方法;實現了傳感器(qì)信(xìn)息實時采集與處理、力/視覺反饋與人機交互(hù)控製、基於人工/自然(rán)標(biāo)誌的位置反饋控製方法等一係列關(guān)鍵技術,使機器人的操作控製精度達到納米級。測試顯示,在刻畫操作中,在512像素區,重複定位誤差小於5個(gè)像素,精度達1%以上;在移動納米碳管的操作中,重複定位精度達到30 nm;而在基於路標的定位測試中,其定位誤差小於4 nm。 最令人驚奇的是,在操作這台機器人過(guò)程中,操作者可以感受到實時的視覺變化和力的變化。也就是說,操作者可以感覺到推納米物體過程中的力,看到被推的納米物體在(zài)移動。據介紹,該機器人在納米尺(chǐ)度的可觀測、可控操作能力,可以廣泛適用於納米材料的力、電、化學特性科學實驗研究、生物工程與醫(yī)學實驗研究(jiū)、微(wēi)納米科研教學(xué)等領域,在IC工業中納米器件的裝配與加工(gōng)方麵更是有良好(hǎo)的應(yīng)用前(qián)景。
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