美國西北大學的納米科學家Chad A. Mirkin大規模制造了2008年北京夏季奧林匹克運動會的會徽——共制造了1.5萬個，所有這些會徽只占了1平方厘米的空間。

圖片來源：Northwestern University

Mirkin和他的同事利用一種稱為聚合物筆平版印刷術（PPL）的新型印刷技術制造了這些會徽和一個金的集成電路。PPL可以利用一種設備畫出三種不同的長度尺寸。

研究結果8月14日在線發表于《科學》（Science）雜志上，它是一種迅速、廉價和簡單的印刷納米、微米和毫米長度尺寸的方法。

這種新的印刷方法可能在計算機工具（組成了這些工具的電子裝置）、醫學診斷（基因芯片和生物分子陣列）和制藥業（篩選候選藥物的陣列）等方面有用。

“在觀看奧運會開幕式的時候，我很高興地看到開幕式凸顯了作為古代中國四大發明之一的印刷術，”Mirkin說。他是溫伯格文理學院的George B. Rathmann教席化學教授、醫學教授以及材料科學和工程教授，Mirkin領導了這項研究。

“我們認為蘸筆納米平版印刷術——這是納米技術版本的羽毛筆——和如今的聚合物筆平版印刷術是西北大學的兩大發明。”

聚合物筆平版印刷術利用微小的聚合物制成的筆陣列以從納米觀到宏觀的分辨率在大面積上進行印刷。通過簡單地改變接觸壓力（和筆變形的程度）以及印刷時間，可以產生出不同直徑的點。（當壓力消失的時候，筆頭會迅速回到原來的形狀。）

“在某種意義上，我們可以制作出從超細Sharpie®記號筆到平頭筆，”西北大學國際納米技術研究所的所長Mirkin說。“每一個聚合物筆的尖端都具有納米尺寸的銳度，但是如果我們向下用力按壓，筆尖就會變平。這讓我們在能制造的結構方面擁有了很大的靈活性。”

對于這個奧運會會徽，這組科學家利用了會徽的一個位圖，用一種稱為16-巰基十六烷基酸的“墨水”在金襯底上印出了1.5萬個同樣的復制品。（這種墨水只有一個分子的厚度。）這只用了不到40分鐘。

這種會徽如此之小，以至于2500個會徽可以放在一粒大米上。“Beijing 2008”的字母和數字是由大約2萬個直徑90納米的點組成的。然后，對筆施加更大的力，用大約4000個直徑600納米的點組成了那個寫意的人形以及奧林匹克五環。

這組科學家制造的集成電路擁有全部三種長度尺寸的特征，完美地集成在了一起。制造這個電路用了大約2小時。對于奧運會會徽，這些結構是用同一個工具（也就是筆陣列，它們擁有墨水庫）多次印刷制成的。

聚合物筆平版印刷術簡化并采用了現有的兩類最好的印刷技術——高套印精度和亞50納米分辨率的蘸筆納米平版印刷術（DPN）和微接觸印刷中用聚合物圖章轉印圖案。（Mirkin于1999年發明了DPN。）

PPL方法需要被印刷結構（例如奧運會會徽）的點陣圖像和一個原子力顯微鏡。這組科學家演示了至多擁有1100萬支筆的陣列。