Saya sudah mendedikasikan artikel sebelum ini untuk topik pemotongan dengan Jentera CNC, tetapi sekarang kita melangkah lebih jauh, dan saya akan cuba isu pemotongan molekul, yang merupakan jenis potongan baharu yang dibenarkan oleh teknologi baharu dan yang membolehkan pemotongan yang sangat kompleks dibuat dengan ketepatan yang hampir sempurna.
Sebenarnya, begitulah ketepatan, yang hampir menjadi fenomena viral di beberapa rangkaian sosial, memandangkan video tersebut hampir menghipnosis seperti yang akan anda lihat nanti...
Apakah pemotongan molekul?
Dalam sektor perindustrian, teknologi baharu semakin dicari yang membolehkan perkara asas dilakukan dengan cara yang lebih cekap dan optikal, dan dalam pencarian ketepatan dan kawalan dalam manipulasi jirim ini, tahap baharu dan semakin menarik telah dicapai. Dia pemotongan molekul, juga dikenali sebagai ablasi rasuk ion terfokus atau FIB (Rasuk Ion Terfokus), muncul sebagai alat yang sangat diperlukan untuk meneroka dan mengubah suai bahan pada skala nanometrik.
Ia adalah satu teknik yang menggunakan pancaran ion terfokus untuk mengukir bahan dengan ketepatan yang tidak pernah berlaku sebelum ini, menghapuskan bahan pada tahap atom atau molekul individu. Teknik ini berdasarkan interaksi antara ion tenaga tinggi dan atom bahan sasaran, yang menyebabkan perpecahan dan penyingkiran atom, yang membawa kepada pembentukan rongga atau struktur tiga dimensi dengan bentuk yang dikehendaki.
El prestasi pemotongan molekul Ia boleh dibahagikan kepada tiga peringkat utama:
- Penjanaan ion: Rasuk ion dihasilkan oleh pengionan atom atau molekul, biasanya menggunakan sumber ion seperti pistol ion sputtering atau sumber plasma.
- Fokus dan pecutan: Ion yang dijana difokuskan dan dipercepatkan kepada tenaga tinggi, biasanya dalam julat tenaga antara keV dan MeV, menggunakan sistem optik atau elektrostatik. Tenaga kinetik ion menentukan kedalaman penembusan ke dalam bahan sasaran, dengan yang paling berkuasa dapat menembusi beberapa sentimeter walaupun ke dalam logam yang paling keras.
- Interaksi dengan bahan: Rasuk ion terfokus memberi kesan kepada bahan sasaran, berinteraksi dengan atomnya. Interaksi ini boleh menyebabkan perpecahan dan penyingkiran atom, yang membawa kepada pembentukan rongga atau struktur tiga dimensi dengan bentuk yang dikehendaki.
Benar teknik itu bukan baru, telah digunakan dalam sektor seperti semikonduktor untuk ukiran atau untuk pemendapan bahan, namun, kesempurnaan peralatan ini telah membolehkan ia juga membuat lonjakan ke sektor perindustrian lain, seperti yang mengeluarkan bahagian logam kompleks, dalam kalangan yang lain.
Pemotongan molekul adalah teknik dalam evolusi berterusan, dengan potensi besar untuk merevolusikan pelbagai bidang saintifik dan teknologi. Kemajuan dalam penjanaan ion, pemfokusan dan kawalan pancaran akan membolehkan tahap ketepatan dan resolusi yang lebih tinggi. Tambahan pula, penyepaduan teknik pemotongan molekul dengan yang lain alat mikrofabrikasi akan membuka kemungkinan baharu untuk penciptaan peranti dan struktur nanometrik dengan sifat dan fungsi yang belum pernah berlaku sebelum ini. Jenis peranti ini menjadi lebih pantas dan lebih murah, walaupun ia masih mempunyai harga yang mahal untuk kebanyakan manusia, tetapi siapa tahu jika suatu hari nanti ia akan cukup murah untuk digunakan di rumah, atau mungkin disepadukan ke dalam pencetak 3D masa hadapan untuk meningkatkan pembuatan bahan tambahan…
Kelebihan pemotongan molekul
Pemotongan molekul menawarkan satu siri kelebihan berbanding teknik pemotongan yang lain, seperti pemesinan, litografi, dsb., seperti:
- Ketepatan melampau: membolehkan anda bekerja pada skala nanometer, dengan resolusi sehingga beberapa nanometer.
- Fleksibiliti- Boleh digunakan untuk memahat pelbagai jenis bahan, termasuk logam, semikonduktor, polimer dan juga bahan biologi, serta untuk pemotongan lengkap.
- Kawalan yang tepat: membolehkan anda mencipta struktur tiga dimensi yang kompleks dengan ketepatan dan perincian yang hebat, membolehkan anda menghasilkan bahagian termaju.
- tiada kenalan: tidak memerlukan sentuhan fizikal dengan bahan, yang meminimumkan kerosakan dan pencemaran, kerana jenis luka lain boleh menyebabkan jika kita melihatnya dengan mikroskop, seperti pemotongan menggunakan gergaji, plasma, dll., semuanya meninggalkan lebih jelas. tanda, selain menghapuskan jumlah bahan yang lebih besar, yang bermaksud bahawa ia tidak sesuai dengan tepat.
Aplikasi pemotongan molekul
Potongan molekul mendapati aplikasi dalam pelbagai bidang, termasuk:
- Nanofabrikasi- Digunakan untuk mencipta peranti elektronik kecil, penderia, penggerak dan struktur skala nano lain, seperti peranti MEMS atau NEMS.
- Sains bahan: membolehkan anda mengkaji struktur dan sifat bahan pada tahap nanometrik.
- biologi dan perubatan: digunakan untuk memanipulasi sel, tisu dan bahan biologi lain, atau melakukan campur tangan yang sangat tepat dengan sedikit kerosakan.
- Pembaikan peranti: membolehkan anda membaiki kecacatan pada peranti elektronik dan komponen miniatur lain.
- Seni: Memandangkan kesempurnaan potongan ini, karya seni sebenar boleh dibuat, teka-teki yang padan dengan sempurna, tanpa kelihatan secara visual mempunyai potongan dalam kepingan, seperti contoh yang anda lihat dalam video pertama.
Alternatif
Potongan molekul telah alternatif lain dalam industri, jauh lebih murah, tetapi juga dengan ketepatan yang jauh lebih rendah. Sebagai contoh, kita perlu menyerlahkan:
- Litografi: Litografi ialah teknik yang digunakan secara meluas dalam pembuatan litar bersepadu dan peranti mikroelektronik lain, serta MEMS. Untuk membolehkan ini, mesin digunakan dengan corak yang akan menghantar cahaya (terdapat juga alternatif kepada fotolitografi seperti EBL atau litografi rasuk elektron) melaluinya, untuk menukar sifat bahan fotosensitif, dan kemudian menyerangnya melalui bahan kimia proses dalam mandi asid, dan dengan itu mengukir bahagian yang anda inginkan, walaupun hingga ke potongan. Ini membolehkan resolusi tinggi, tetapi juga sangat kompleks dan mahal disebabkan oleh jentera yang diperlukan jika ia ingin dihasilkan pada resolusi tinggi.
- Pemesinan Nyahcas Elektrik (EDM): ialah teknik pemesinan yang menggunakan nyahcas elektrik untuk menghakis bahan. Ia berdasarkan prinsip bahawa tenaga elektrik tertumpu di ruang kecil, mewujudkan saluran plasma yang mencairkan dan menguap bahan. Kelebihannya ialah ia boleh digunakan pada pelbagai bahan, membolehkan penciptaan bentuk tiga dimensi yang kompleks, dan ia tidak memerlukan sentuhan seperti FIB, bagaimanapun, ia tidak mempunyai ketepatan yang tinggi seperti pemotongan molekul, kelajuannya adalah agak perlahan, dan ia menghasilkan sejumlah besar haba yang boleh merosakkan bahan sensitif.
- pemotongan laser: Ia adalah teknik yang membolehkan pemotongan juga dengan ketepatan tinggi, walaupun tidak sebanyak pemotongan molekul. Ia juga menawarkan prototaip pantas dan geometri kompleks, tetapi bahan yang boleh dipotong dan kedalaman mungkin mempunyai had.