中國(guó)人也有可能直接操作原子了??這不是夢(mèng)想，一臺(tái)能夠在納米尺度上操作的機(jī)器人系統(tǒng)樣機(jī)由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制成功，并于近日通過了由國(guó)家“863”自動(dòng)化領(lǐng)域智能機(jī)器人專家組的驗(yàn)收。 據(jù)介紹，納米微操作是納米技術(shù)的重要內(nèi)容，其目的是在納米尺度上按人的意愿對(duì)納米材料實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、整形、刻畫以及裝配等工作。納米微操作始于上世紀(jì)80年代，電子顯微鏡的發(fā)明，使得科學(xué)家能夠探索原子世界的奧秘，開展微操作研究。原子力顯微鏡（AFM）是一種掃描探針顯微鏡（SPM），中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制的微操作機(jī)器人系統(tǒng)，就是將AFM與機(jī)器人控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料的操作。 在中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所，記者通過計(jì)算機(jī)屏幕看到，在一塊硅基片上，操作人員操縱機(jī)器人在1μm×2 μm的區(qū)域上清晰地刻出 “SIA”三個(gè)英文字母，這是沈陽(yáng)自動(dòng)化所的縮寫；另一個(gè)演示顯示，在一個(gè)5μm×5μm的硅基片上，操作者將一個(gè)4μm 長(zhǎng)、100 nm粗細(xì)的碳納米管準(zhǔn)確地移動(dòng)到一個(gè)刻好的溝槽里。 研究人員介紹，這臺(tái)機(jī)器人系統(tǒng)在納米尺度下的系統(tǒng)建模方法、三維納觀力獲取與感知及誤差分析與補(bǔ)償方面有很多突破與創(chuàng)新，達(dá)到世界先進(jìn)水平。在項(xiàng)目研究中，科研人員實(shí)現(xiàn)了SPM納米掃描運(yùn)動(dòng)機(jī)理和機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合；建立了納米尺度下的物體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析與模型，探針三維受力形變分析與解耦方法；實(shí)現(xiàn)了傳感器信息實(shí)時(shí)采集與處理、力/視覺反饋與人機(jī)交互控制、基于人工/自然標(biāo)志的位置反饋控制方法等一系列關(guān)鍵技術(shù)，使機(jī)器人的操作控制精度達(dá)到納米級(jí)。測(cè)試顯示，在刻畫操作中，在512像素區(qū)，重復(fù)定位誤差小于5個(gè)像素，精度達(dá)1%以上；在移動(dòng)納米碳管的操作中，重復(fù)定位精度達(dá)到30 nm；而在基于路標(biāo)的定位測(cè)試中，其定位誤差小于4 nm。 最令人驚奇的是，在操作這臺(tái)機(jī)器人過程中，操作者可以感受到實(shí)時(shí)的視覺變化和力的變化。也就是說，操作者可以感覺到推納米物體過程中的力，看到被推的納米物體在移動(dòng)。據(jù)介紹，該機(jī)器人在納米尺度的可觀測(cè)、可控操作能力，可以廣泛適用于納米材料的力、電、化學(xué)特性科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、生物工程與醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、微納米科研教學(xué)等領(lǐng)域，在IC工業(yè)中納米器件的裝配與加工方面更是有良好的應(yīng)用前景。