“這些‘原子級’的行為具有潛在的重要國防應(yīng)用，”DARPA在其A2P計劃網(wǎng)站上指出，“包括量子化的電流-電壓行為，大幅降低了熔點以及明顯更高的比熱。但其挑戰(zhàn)在于如何在更大的‘產(chǎn)品級’(一般約幾公分)裝置與系統(tǒng)時保留材料的原子級特征。”
負責(zé)該計劃的其中一座主要實驗室——HRL Laboratories, LLC.透露，HRL將部份計劃轉(zhuǎn)包給Intelligent Materials Solutions，透過精確地原子逐一組裝方式，共同擴展先進材料的奈米級魔力。
“為了在毫米級取得奈米技術(shù)的優(yōu)點，我們與Intelligent Material Solutions攜手合作，”共同致力于實現(xiàn)A2P計劃夢想的HRL計劃負責(zé)人Adam Gross與Christopher Roper表示，“我們最初的計劃是將奈米粒子組裝于較其更大100萬倍的成品元件中，從而控制紅外線?！?br>
積層組裝控制奈米級魔力
目前的奈米級制造技術(shù)是減層法，例如微影、蝕刻和真空沉積，但經(jīng)由逐一組裝原子的3D結(jié)構(gòu)，HRL與Intelligent Material Solutions期望能在毫米級擴展奈米級在晶片上所實現(xiàn)的驚人量子效應(yīng)。
波士頓大學(xué)的顯微鏡工具稱為奈米級“原子書寫器”(atom writer)，可在表面上制造極其微小的光源操縱結(jié)構(gòu)
（來源：Boston University）
“我們已經(jīng)證實能夠組裝兩種可控制紅外光的奈米粒子，”Gross表示，“我們組裝了一層層的球形衍射光柵。第一項里程碑是將兩種次200奈米光柵組裝于210微米的組件中，以保持其奈米級特性?！?br>
這一步驟就要花費這項3年計劃中約12個月的時間。接下來，研究團隊的下一步是將這些微米級次組件組裝于毫米級產(chǎn)品中，繼續(xù)維持其量子效應(yīng)以及奈米級組件的較低熔點與更高比熱。
其他參與實驗室及其研究
其他九支研究團隊分別致力于不同計劃，包括醫(yī)療應(yīng)用等。這些研究團隊包括：波士頓大學(xué)(Boston University)、Draper Laboratory、Embody、哈佛大學(xué)(Harvard University)、SRI、圣母大學(xué)(the University of Notre Dame)、Voxtel、Xerox Palo Alto Research Center Inc.以及Zyvex Labs等實驗室。
Embody重點發(fā)展奈米膠原纖維，可模擬加速士兵醫(yī)療康復(fù)的天然韌帶，而且成本更低50%。就像所有的DARPA計劃一樣，研究人員希望這項成果能滲透到一般運動傷害領(lǐng)域。
Draper將著重于射頻(RF)子系統(tǒng)，使其得以提高20倍的全球定位范圍和精確度，實際作法是先在微米級組裝奈米級編織次組件，然后在第二階段于毫米級進行組裝。其技術(shù)是將DNA如何自組裝復(fù)制到交織結(jié)構(gòu)中。
Voxtel和奧勒岡州立大學(xué)(Oregon State University)專注于仿造自然能力于自組裝多材料結(jié)構(gòu)，他們利用高速率的流體制程，結(jié)合合成與供應(yīng)材料至3D混合有機與無機材料，以較低的價格維持更佳品質(zhì)。
波士頓大學(xué)的目標(biāo)在于打造原子級書寫技術(shù)，能以具有原子級準(zhǔn)確度的“噴漆”法，在“光子”戰(zhàn)場上打造可調(diào)諧的光學(xué)超材料。
圣母大學(xué)則瞄準(zhǔn)平行的奈米制造技術(shù)，可使光學(xué)超材料隨特定的設(shè)計者特性需求而制造。透過單原子電化學(xué)特性，該技術(shù)將會使用能以不同配置快速組裝的光磚。
Xerox PARC現(xiàn)正打造全球首款利用微米級墨水粒子的數(shù)位微組裝印表機。這種微米級墨水粒子能夠組裝公分級組件，同時維持奈米級特性，以確保安全的通訊、偵察與電子戰(zhàn)。
Zyvex打算自上而下打造具有奈米級特性的微米級元件，以及具有原子級的精確度，以實現(xiàn)超靈敏的感測器、威脅偵察、量子通訊以及沙粒大小的原子鐘。
SRI的目標(biāo)在于建造所謂的“漂浮微工廠”(levitating micro-factories)，結(jié)合MEMS以及連接微米級次組件與奈米級特性于毫米級產(chǎn)品的取放機器人“大軍”。
哈佛大學(xué)則致力于創(chuàng)造毫米級外科工具的新時代，將2D逐層組合過程提升至復(fù)雜先進的3D元件，以實現(xiàn)特殊的外科手術(shù)。研究人員的目標(biāo)在于讓外科醫(yī)生即使是在執(zhí)行微米級手術(shù)時，也能保有觸覺反饋的能力。
編譯：Susan Hong
(參考原文：DARPA Funds Atoms-to-Products Breakthrough，by When small is too small)
