納米級位移測量技術多重優惠「善測」

　測量大型物體的小運動是比較容易的，但是當移動部件的尺寸為納米級時，難度就會加大。精準測量微觀物體的微小位移的能力，可用于檢測微量的危險生物或化學試劑，完善微型機器人的運動，精準部署氣囊，以及檢測通過薄膜傳播的極弱聲波。

研究人員測量了一個黃金納米顆粒的亞原子級運動。他們在這個黃金納米顆粒和一個金片之間設計了一個寬約15納米的小氣隙來進行測量。這個間隙非常小，因此激光無法貫穿其中。

然而，光能表面等離子體激元，即電子組的集體波狀運動，被限制在沿著這個黃金表面和空氣之間的邊界行進。

研究人員利用了光的波長，即光波的連續峰之間的距離。只要選擇恰當的波長，或者說頻率，激光就可以使特定頻率的等離子體激元沿著間隙來回振動或起振，如同撥動吉他弦產生的混響。自主研發高精度激光雙光鑷系統，光鑷采用激光輻射壓對微米級粒子進行捕獲，并通過高精度的測量技術實現壓納米級位移和壓皮牛級力的測量。同時，當納米顆粒移動時，它會改變間隙的寬度，并且還會像調諧吉他弦一樣，改變等離子體激發共振的頻率。

將細胞、蛋白質、病原體、病毒、DNA等用納米級的磁性小顆粒來標記，也就是磁化這些被探測的對象，再用高靈敏度的GMR磁阻傳感器來探測它們的具體位置。這種應用方式在醫學及臨床分析、DNA分析、環境污染監測有非常重要意義。

基于TMR效應的自旋閥生物磁傳感器與傳統電化學分析、壓電晶體檢測方法相比具有精度高、體積小的優勢，主要用于病變部位的非接觸式探測、室溫心磁圖檢測、生物分子識別分析等。

磁性傳感器還可用于準備樣本的簡單離心機，它用來幫助控制小型電機，使其變得更加安靜和可靠。在助聽器領域，應用了巨磁阻傳感器IC (GMR)與霍爾。

　提高分辨力一直是光刻技術發展的主旋律，由瑞利公式R=K1λ/NA可知，縮短波長是提高分辨力的有效手段。每次更短波長光刻的應用，都促使集成電路性能得到極大提升。

　光電所采用三角法測量，Z向位移轉化為標記光柵與檢測光柵橫向位移ΔX，通過兩光路的信號比對橫向位移量ΔX進行檢測，實現檢焦。IBM新研究的“芯片實驗室”病毒檢測技術可以讓患者在家中分析自己的血液、唾液和尿液，監測自己的健康狀況。該方法的兩光路結構設計相同，兩信號相位相差，利用兩光路的信號比求解硅片的離焦量，消除了光強波動的影響，實現了納米級的檢焦精度。