【摘要】 AFM允许在不破坏尖端的情况下精确控制纳米吸管接近表面，当尖端靠近表面时，在nN范围内感知极小的力，并准确定义其位置。

在各种纳米制造方法中，如极紫外光刻、纳米压印、和基于扫描探针显微镜的光刻，一个共同的挑战是难以在所需的位置精确地实现所需形状的灵活图案。克服这一限制的一种方法是利用3D打印技术，该技术正在世界范围内广泛研究，以实现纳米级3D打印。3D打印技术在科学、工业甚至人文领域的影响是巨大的。

 

然而，实现纳米级3D打印仍然是一个具有挑战性的问题。有几种潜在的方法可以实现这一目标，如静电纺丝技术和使用半月板受限3D电沉积的电化学方法。3D打印技术的最新进展在增材制造原理下迅速发展，增材制造是指通过逐层构建来制造物体[1]。这种方法能够在一次印刷过程中生产复杂的交织部件，从而消除了组装各种产品组件的需要[1]。

图1. 体环境下用于细胞处理(药物注射)的纳米吸管[1]

 

在纳米级3D打印领域，纳米吸管，通常被称为纳米吸管，在生命科学领域发挥着至关重要的作用，是显著的重要工具。这些移液器通常用于将所需物质从液体环境注入细胞。纳米吸管的决定性特征是其极小的尖端孔径尺寸，这是纳米级的。通过这些小孔，包括药物在内的各种物质都可以通过(图1)。当在液体环境中使用时，如果将含有该物质的纳米吸管插入细胞并从外部施加压力，则该物质可以被排出到细胞中，从而产生类似于3D打印机原理的3D打印形状 (图2)。

 

由于液体本身固有的流动倾向，即使不施加外部压力，液体也可以相对容易地向基材流出。这种液体桥可以相对容易地形成，轻轻接近基板的尖端，而不会在几纳米内破坏尖端。实现这一目标的最佳方法是将原子力显微镜与纳米吸管相结合。AFM允许在不破坏尖端的情况下精确控制纳米吸管接近表面，当尖端靠近表面时，在nN范围内感知极小的力，并准确定义其位置。在适当的相对湿度条件下(20-50%)，纳米吸管尖端的边缘表面和衬底表面之间形成一个自然的密闭水半月板。这种现象被称为水凝结，并已被广泛研究。 

图2. 用于空气环境下纳米3D打印的纳米吸管[1]

 

[1] An S, Lee H S, Oh H M, et al. Explanation of the Atomic Force Microscope‐Based Nanoscale 3D Printing of Quantum Dots [J]. physica status solidi (b), 2023. 

 

科学指南针在全国建立31个办事处和20个自营实验室，拥有价值超2.5亿元的高端仪器。检测项目达4000+项，覆盖材料测试、环境检测、生物服务、行业解决方案、模拟计算等九大业务。累计服务1800+个高校、科研院所及6000+家企业，获得了60万科研工作者的信赖。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。