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超薄納米材料有望實現(xiàn)超高精度致動器與傳感器

原子是人類目前能夠“操作”的物質(zhì)極限。依靠人類的無與倫比的洞察力和巧奪天工的手藝，不僅可以通過電子“看到”單個原子，甚至可以操控單個原子，其操作精度已經(jīng)達到1納米以下。即使如此，也遠未達到“靈活”控制的階段，更不用說“游刃有余”的組裝原子。精密的定位和驅(qū)動依賴致動器（Actuator），而致動器的最重要的核心之一為壓電材料。簡單地說，這種材料具有極性，可通過外加電壓，獲得細微形變，進而實現(xiàn)高精度驅(qū)動；反其道而行之，則可應(yīng)用于高精度的應(yīng)變、位移與定位的傳感器（Sensor）。此種天賦，使得致動器已成為實現(xiàn)高精度定位的利器，并裝備于最前沿的儀器，如掃描隧道顯微鏡（STM）和透射電子顯微鏡（TEM）。通過這些“火眼金睛”，得以窺見原子，包括極小的硼和碳原子。可以說，壓電材料已成為人類探索微觀世界的“智能肌肉”。即使如此，如上所述，實現(xiàn)亞原子尺度的超高精度定位仍然極具挑戰(zhàn)。超薄壓電材料有望在解決這一問題上大展身手：用原子級尺寸的壓電材料，獲得亞原子分辨率的定位和驅(qū)動。

發(fā)表于：2016/8/9