作者:吴昊 来源:中国科学报 发布时间:2012-1-1 9:53:58
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纳米艺术:微境之美


 
■本报记者 吴昊
 
看到旁边的图片,千万别以为是哪个抽象主义艺术家的后现代之作。完成这些的,全是正儿八经的科学家。
 
这些“艺术画”是不能用肉眼“看到”的,只能借助特殊的手段“捕捉”,因为它们实在太小了,是用“纳米”作为计量单位的。
 
1纳米,仅相当于10个氢原子排列的长度。如果将一个典型纳米颗粒放在足球上,就好比将一个足球放在地球上。
 
如此微境之下的艺术,不能不令人叹为观止。
 
“这是一种使用纳米科技手段或方法,创作纳米尺度作品的艺术形式。”同济大学教授沈海军如此形容它。
 
科学变奏曲
 
这些精美绝伦的“艺术画”,多数是在制造纳米材料或纳米结构时意外获得的。而创作它的艺术家,正是纳米材料学家、纳米化学家或纳米物理学家。
 
2007年9月,国际顶尖杂志《自然》上刊登了两位化学家Alessandro Scali和Robin Goode的艺术作品——《看不见的大陆》。这张非洲地图与普通地图完全不同:它的实际尺寸实在太“微不足道”了。
 
这是纳米艺术首次被介绍给公众。
 
原来,在物理化学实验中,原子和分子体系总是趋于能量最小化。它们之间的相互作用,最终会让其“栖息”在一个能量较低的位置,从而“生长”出一定的结构来。
 
当然刻意为之者也绝不在少数。
 
美国密歇根州大学教授约翰·哈特就是其中一个。他先将画家费尔雷绘制的奥巴马素描头像缩小,打印在一块玻璃板上,再投影到一张硅薄片上。之后,他在这张硅薄片的图像上人为布置了催化剂,采用高温催化化学反应来生成碳纳米管,并使用电子显微镜对硅薄片拍照。
 
“他最终得到了这张仅有0.5毫米的‘纳米奥巴马’。”沈海军介绍。
 
巧夺天工之术
 
要想得到这些令人叫绝的超微艺术作品,没有一定的金刚钻可不行,得科学、艺术两手都得硬。
 
例如科学家常常利用分子/原子自组装技术来“创作”。它是指分子、原子等基本结构单元,在非共价键的相互作用下,自发形成有序结构的一种技术。通过这种“生长”自组装,往往能得到规律性的艺术图案。
 
另外一种生长也很有趣,称为气相沉积法。
 
纳米艺术家将一种或几种气态原料装到一个密闭室内,让它们之间发生化学反应,或者不反应直接冷却沉积,最终在基体表面形成一种新纳米材料与结构,或许能生出艺术图案来。
 
除了生长,科学家还能用高能粒子束技术“雕刻”出纳米艺术作品。这种光刻技术,能使“艺术家们”在半导体材料表面“雕刻”出纳米尺度的复杂图案。德国科学家就曾用这种技术制作了一个精美的“纳米维纳斯像”。
 
“该纳米维纳斯约为三倍红血球大小,高30微米左右,腰围40微米。”沈海军说。
 
更令人难以置信的是,纳米艺术家们利用扫描探针显微镜,搬动一个个原子、分子,并拼成各种各样的图形。来自IBM公司的Eigler博士就曾用这项技术搬动35了个氙原子,绘制成“IBM”字样。
 
当然,这些设备不是每个人都有机会“亲密接触”,于是,科学家们又想出了其他办法。
 
他们利用计算机辅助技术开发出在虚拟环境下构建、设计和模拟分子器件的软件。
 
沈海军曾小试牛刀,用纳米器件设计软件NanoExplorer制造出了可以发射C60球状分子“子弹”的“纳米枪”。
 
眼不见也为实
 
“纳米艺术的特殊之处,还在于欣赏方式的特别。”沈海军说。
 
原来,我们要想直接“看”到纳米艺术品不太现实。受光学显微镜可见光波长与分辨率的限制,人们只能看到微米级别的尺度。要想一睹纳米艺术品的风采,只能借助电子显微镜和扫描探针显微镜来实现。
 
纳米艺术家们用这两种显微镜对纳米艺术品成像后,将处理后的图像装在相框里,才可能被普通观众所欣赏。
 
纳米艺术品对于我们意味着什么?
 
沈海军有独到的看法:“纳米艺术‘有没有’用,关键要看如何‘用’。这种艺术形式既让人们了解了科学,也带来了心灵上的震撼。”
 
2010年11月,苏州迎来了美国、德国、英国等国诸多知名科学家、艺术家以及设计师。在这场国际纳米艺术展上,100余幅科研图片、20余件套特邀艺术家创作的艺术作品、25件套科普艺术作品免费向公众展出。
 
虽然不能够在电镜下亲眼观瞧,但目睹如此高科技的艺术形式,还是让很多观众为之惊叹。
 
《中国科学报》 (2012-01-01 A3 新知)
 
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