研究人員已經(jīng)開發(fā)出一項突破性的技術(shù)，利用光來可視化納米級玻璃微毛細(xì)管尖端，從而實現(xiàn)與其他物體的精確和微妙接觸。

“微毛細(xì)管”是一種由玻璃管制成的孔徑非常小(直徑0.1毫米至0.000010毫米)的精密工具。它被用作各種領(lǐng)域的重要工具，從生物技術(shù)到操縱細(xì)胞，再到微電鍍和納米3d打印。

具體來說，它被用于生物技術(shù)的任務(wù)，如在體外受精(IVF)期間將精子注射到卵子中，或作為穿透細(xì)胞膜研究細(xì)胞機(jī)制的工具。在電鍍中，它允許在極小的區(qū)域內(nèi)鍍金屬，這對于制造精密電子電路或微結(jié)構(gòu)非常有用。它還可以用作3D打印噴嘴，在三維空間中打印超精細(xì)結(jié)構(gòu)。

利用微細(xì)毛細(xì)管的一個主要問題是確保在尖端處的精細(xì)和精確接觸，以便玻璃微細(xì)毛細(xì)管不會破裂或目標(biāo)物體不會損壞。在過去，接觸是通過光學(xué)顯微鏡觀察來確定的，但對于納米級的超細(xì)微血管，由于衍射分辨率的限制，無法確定接觸。

雖然已經(jīng)采用了其他方法，例如監(jiān)測電流或機(jī)械振動，但它們的多功能性受到材料特殊性(僅限于導(dǎo)電材料)或可能影響結(jié)果的干擾的限制。

pyaeyeon博士團(tuán)隊開發(fā)的新方法利用了光。當(dāng)光投射到玻璃微毛細(xì)管中時，光穿過管子到達(dá)尖銳的末端。當(dāng)尖端不接觸物體時，觀察到明亮的散射光，并且在接觸物體的瞬間，它立即消失。這種簡單的方法，只需要一個光源，超過光學(xué)顯微鏡的分辨率限制，就可以進(jìn)行接觸檢測，這是一項了不起的成就，如果沒有對納米尺度上光-物質(zhì)相互作用的全面理解，就無法實現(xiàn)。

研究小組通過各種實驗和模擬發(fā)現(xiàn)，以倏逝波的形式傳播的光在接觸時不會在尖端散射，而是傳播到接觸的物體上。為了驗證該技術(shù)的適用性，他們展示了微玻璃管在各個領(lǐng)域的精確接觸檢測能力，包括納米3d打印工藝、微銅電鍍工藝和堵塞解決方案，以及口腔上皮細(xì)胞細(xì)胞壁的入侵，證實了其準(zhǔn)確和即時的檢測性能。

研究小組通過各種實驗和模擬發(fā)現(xiàn)，以倏逝波的形式傳播的光在接觸到的物體上被傳遞，而不是在尖端被散射。

為了驗證該技術(shù)的適用性，該團(tuán)隊展示了微血管在各個領(lǐng)域的微妙接觸，例如納米級3D打印工藝，銅的微電鍍工藝，解決噴嘴堵塞以及口腔上皮細(xì)胞膜的入侵，證實了其精確和即時的檢測性能。

該研究作為封面文章發(fā)表在ACS Nano雜志上。

Jaeyeon Pyo博士解釋了這項研究的背景，他說:“由于以前開發(fā)的基于光學(xué)顯微鏡觀察的納米級3D打印工藝面臨物理限制，因此需要一種全新的方法來提高分辨率、穩(wěn)定性和產(chǎn)量。

“隨著對納米尺度光學(xué)物理學(xué)的理解，我們提出了一個開創(chuàng)性的想法，利用3D打印噴嘴作為監(jiān)測其接觸的工具，這導(dǎo)致了成功的結(jié)果?！?/p>

韓國科學(xué)研究院已經(jīng)完成了原始技術(shù)的專利申請，預(yù)計這一突破將引起3D打印、顯示器、生物技術(shù)、電鍍、微電子等需要納米級精密工藝的研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)的極大關(guān)注。

該技術(shù)的簡單性，可以通過使用單一光源實現(xiàn)，沒有材料或環(huán)境限制，表明了廣泛的潛在應(yīng)用。pyaeyeon博士的團(tuán)隊計劃在更多領(lǐng)域進(jìn)一步演示和驗證其適用性，積極發(fā)現(xiàn)有需求的公司，并尋求技術(shù)轉(zhuǎn)讓。