[据IEEE波普网站2018年5月17日报道]

在流行科幻冒险片中，“纳米技术”这个术语让人联想到以原子为单位组装而成的纳米机器人的图像。无论最终是柔软的生物变体还是硬质的菱形变体，人们普遍认为，实现纳米机器人还很遥远。

上个月在“自然通讯”杂志上，我们看到了一个真实世界中纳米机器人装配的样子——而且它距离商业可用性非常接近。

日本研究人员制造了一套由自动光学显微镜、芯片转移机器人臂和冲压设备组成的系统，能够以比人类更快的速度堆叠称为范德华（vdW）异质结构的二维（2D）材料。vdW异质结构名称的由来是因为这些层状材料依靠范德华力保持在一起。这些纳米结构的独特性质是，通过交替多层中的导体（如石墨烯）和绝缘体（如六方氮化硼），可以实现量身定制的电子性质，如特定的带隙。

本周在《自然纳米技术》杂志上，马德里高级研究学院（IMDEA）的研究员Riccardo Frisenda和Andres Castellanos-Gomez撰写了关于这项研究的分析报告，指出这种机器人系统不仅可以成为纳米技术研究的变革者，同时也提高了大规模纳米技术制造的前景。

Frisenda和Castellanos-Gomez在文章中举例说明了这个系统的潜力，组装13层vdW异质结构需要研究人员数天的努力，而日本研究人员开发的系统可以在32小时内组装29层。 Castellanos-Gomez认为，这只是一个起点。

Castellanos-Gomez说：“机器人装配工作所需的时间可以进一步提高。当前速度的主要限制之一是在每个转移步骤需要通过人类监管员确定，导致过程中断。存在这种人为监督步骤的主要原因是对准过程具有10微米的不确定性。通过使用具有更好编码器的电动平台（该技术已经可用），可以省略人类监督员。我很确定这将大大加快当前速度。”

Castellanos-Gomez将此系统视为分子机械合成的一种先导，或者至少符合该技术的总体目标。

“在这项工作中，他们采用"自下而上"的方法，通过堆积原子级薄膜来制造纳米器件，而不是使用常用的“自上而下”方法通过雕刻体型材料来制造小型器件（例如在硅工业中，起点是一个宏观的硅片，通过石印和蚀刻技术制备成非常小的晶体管）。”Castellanos-Gomez说。

当然，还有自组装方法用于分层vdW异质结构，这种方法不需要研究人员在层上手动堆砌。然而，根据Castellanos-Gomez的说法，这些自组装方法仅能够产生简单的异质结构（具有交替层A-B-A-B-A-B）。相比之下，这种新的机器人技术可以很容易地用于生产用户所需复杂异质结构。

如果这个机器人系统进入大规模制造阶段而不仅是让研究人员的研究变得更容易，它必须证明其与通过化学气相沉积（CVD）生长的大面积2D材料具有兼容性，以便实现跨越进步。

Castellanos-Gomez表示：“到目前为止，这项技术已被证明可以很好地去除二维材料的剥落片。虽然这项技术现在仅限于实验室使用，但我认为在不久的将来，将其用于CVD方法制备材料不存在任何重大技术挑战。”

是否能够实现大规模生产这一飞跃行发展，并不一定会阻碍该系统成为商用产品。 Castellanos-Gomez说：“现在该系统看起来非常接近商业系统。受益于电子和机械工程技术发展，该系统将提高自动对准电动平台的可重复性。”（工业和信息化部电子第一研究所 张慧）