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水熊虫,是缓步动物的俗称,有着 “地表最强生物” 的名号。它体型极其微小,体长仅 0.1~1.5 毫米,今天的主角,是一只只有 0.5 毫米长的水熊虫,肉眼几乎难以分辨。西湖大学科研团队化身微观世界里的 “手艺人”,利用冰刻技术,首次在活体、耐低温的水熊虫体表完成精准的微纳雕刻。在毫米级的微小活体生物表面雕刻微米级图案,既要保证雕刻精度,又不能损伤小虫生命,挑战极大。
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科研团队采用了由光刻技术升级而来的冰刻技术 。传统的光刻技术需要将光刻胶均匀涂抹于晶片表面,通过电子束打在光刻胶上,再用化学试剂洗去改性部分的胶,将所需材料沉淀在晶片表面,最后再用化学试剂去除胶体,留下沉淀材料。
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而一旦将光刻胶换成冰胶,加工流程会被极大地简化:当电子束打在冰层上时,能直接将水汽化,雕刻出所需形状。
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用冰替代光刻胶,能够避免化学药品对敏感材料造成损害,是保障这一技术可以应用于生物活体上的关键。科研团队将特制的纳米有机冰膜覆盖在处于隐生状态的水熊虫身上,通过电子束曝光,成功在水熊虫体表定制纳米级碳质图案。
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冰刻结束后,蜷缩休眠的水熊虫慢慢舒展身体,伸出8条腿,体表纳米文身图案依旧清晰。在未来,冰刻技术更有望赋能生物传感、微型机器人与新型光电器件,用“ 冰冷”工艺点亮微观世界的无限可能 。冰刻技术除了标记小虫,你还能想到哪些应用场景,欢迎在评论区分享!
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责任编辑|赵青云
运营编辑|原飞燕
质量审核 | 李雅欣
图文来源 | 《知识就是力量》杂志《小虫的冰刻“文身”》,脚本 / 吴双(西安理工大学)绘图 / 张玲 原文有删改,原创作品转载请注明来源。
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