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“这个点像一件艺术品”

http://www.sina.com.cn 2004年06月09日03:46 中国青年报

  北京大学化学与分子工程学院的二年级博士生H指着电脑屏幕上的一个圆点说:“你看,这个点是不是像一件艺术品?”

  准确地说,这个点只能算“比较圆”,看上去有些朦胧,尤其是它的边缘,给人的感觉像是中国画技法中用墨在宣纸上“渲染”出来的一个点。

  其实,这个点很小,直径只有一两个微米(1微米等于10-6米),但H为了加工出这个点,用了一年多的时间。

  用术语来说,这是一个利用扫描电化学显微镜(SECM)在铂基底上生长出来的铜点。

  2002年初,国外的科学家首次尝试了用以微米级玻璃管为探针的扫描电化学显微镜在金基底上生长银点的工作,取得了初步的成果,但由于后续研究难度较大,该研究组没有再进行更深入的工作。从2002年底开始,生物与纳米电分析化学专业的H和他的导师商定了自己的科研项目:在铂基底上生长铜点,并尝试更复杂和更小尺度上的加工。

  铂基底更适合铜的生长,而铜是微电子线路加工的主要原料,对许多生物分子和无机分子都有特定的响应,因此应用前景非常广阔。当然,这也意味着更富有挑战性的工作,因为现有的经验并不能保证这一实验可行。

  “听起来不像是一个化学实验,倒更像是一个手工艺人的活路,是吧?但这确实是化学,而且,要把电化学的手段应用于微米甚至纳米(1纳米等于10-9米)级别这样微小的尺度,非常难,而又意义重大。”

  H说起了自己这个项目的“前景”:在基底上生长出来的铜点或者铜柱,可以用作极微小尺度的探针,直接插入单个细胞或其他生物大分子中进行分析检测,这样我们就能确切地知道各种食物或者药物中到底是什么成分使我们产生愉快或者痛苦的感觉,什么成分对身体有益或者有害,为制造新一代的更适合人们需要的食品和药物提供依据;而如果能在基底上直接做出规则的铜线来的话,则可以应用于新一代的集成电路,充当所谓的“亚微米阵列”甚至“纳米阵列”,这将是信息科学领域内人们梦寐以求的一场革命,到时候,超级计算机可以做得比手机还小,但运算速度和存储空间比现在的台式机提高上万倍!

  H演示了他的实验。简单地说,就是利用扫描电化学显微镜使装有特定溶液的极细的石英玻璃微米管(或纳米管)非常精确地一步步靠近样品池中的基底,同时控制溶液和基底电极的电压,导致化学反应的发生。当管口和基底的距离小到微米甚至纳米尺度时,化学反应会发生加速效应,从而使溶液中的特定物质,主要是金属离子或者生物分子,从管口转移出来,并在基底上我们所需要的位置积累和生长。

  这个实验成功与否、铜点能否做成、其形状是否规则,受到距离、电压、溶液构成和浓度、反应时间甚至操作“手艺”等各种变量的影响,H自己的形容是,“大海捞针”。很多次,H在设定好了参数之后,就开始急迫地期待着一个“完美”圆点的出现,但毫无例外,他一次又一次地失望了,这个点要么根本就不生长,要么长得奇形怪状,毫不规则。

  后来,他“想通了”:大海捞针呗,针总在那儿,慢慢来。于是他变得心平气和地对待每一次的尝试,“有时我甚至会对着仪器发呆,不过这种呆的感觉其实挺好的,有一阵子我甚至都想用‘空灵’来向别人解释我在等待实验结果时的感觉。”

  像一个美丽的女孩儿,一个“完美”的圆点在今年初的一天夜里不期然而至了。“太漂亮了!无数极细小的铜微粒堆积出来的一个严实的铜点,多么丰满,哪像以前那些干瘪怪异的形状!一件艺术品,简直就是perfect(完美)!”

  夜里12点,H在已经无人的楼道里狂叫了两声,然后从实验室一路小跑回了宿舍,而忘了自己的自行车就放在实验室楼下。“哈!当时的自我感觉太好了———就凭我,世界上还有什么事搞不定的?!简直就是……简直就是……怎么说呢,一览众山小!”

  H在短暂地享受了成功的喜悦之后,从第二天起又开始陷入了“郁闷”———其实,这也是他的经常状态。原因是,虽然他做铜点的技术日趋完善,一个“完美”的铜点现在对他来说,已经不是一件很困难的事了,但他无论如何也做不出铜线来。

  “郁闷啊,为什么我碰上的不是几何,两点就能成线,而是什么化学?我现在做的点也不少了,为什么就搞不出一条铜线来呢?”


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