[发明专利]一种超滑滑块的拾取与翻转方法

说明书

本发明提供在制备或检测超滑滑块过程中的超滑滑块的拾取与翻转方法，该方法在推动超滑滑块的过程中，将上层滑块继续推动至下层基底的边缘附近，拨动上层滑块，使其相对于下层基底发生转动，并使滑移面进入共度状态而锁死。利用该锁死状态，将上层滑块翻转，并至于目标位置。本发明简单易用，成本低廉，且适用于约2μm至10μm尺寸的超滑滑块的检测。

技术领域

本发明涉及固体结构超滑领域，尤其涉及在制备或检测超滑滑块过程中的超滑滑块的拾取与翻转方法。

技术背景

长期以来,摩擦和磨损问题,不但与制造业密切相关,还与能源、环境和健康直接相关。据统计,全世界约三分之一的能源在摩擦过程中被消耗掉,约80％的机器零部件失效都是由磨损造成的。结构超滑是解决摩擦磨损问题的理想方案之一，结构超滑是指两个原子级光滑且非公度接触的范德华固体表面(如石墨烯、二硫化钼等二维材料表面)之间摩擦、磨损几乎为零的现象。2004年，荷兰科学家J.Frenken的研究组通过实验设计，测量粘在探针上的一个几纳米大小(共约100个碳原子)的石墨片在高定向热解石墨(highlyoriented pyrolytic graphite，HOPG)晶面滑动时的摩擦力，首次实验证实了纳米级超润滑的存在。2013年，郑泉水教授第一次在微米尺度发现HOPG(Highly Oriented PyrolyticGraphite)片层材料之间的超滑现象，这标志着超滑从基础研究过渡到可应用化的技术研究过程。

在现有制备或检测表征超滑滑块的过程中，在微米尺度对超滑滑块进行拾取和放置，是非常重要的一个步骤。在很多其他应用中，还需要对微米器件进行翻转。例如，根据结构超滑原理，微米超滑滑块可在滑移面间实现极低摩擦和几乎零磨损。为了对滑动后的接触界面进行形貌、材料的物理化学性质等进行检测，需要拾取并翻转上滑块，以暴露出发生接触的两个表面。然而，由于微米滑块较小的尺寸，现有的操纵技术难以实现该功能，使用探针拾取微米超滑滑块的技术只能实现滑块的拾取和放置，但不能实现滑块的翻转。使用微镊子可夹取滑块并对滑块进行翻转，但微镊子设备昂贵，易于损坏，且受限于微镊子尖端的尺寸，夹取的滑块尺寸通常不能小于5μm。因此现有技术中针对超滑滑块的上滑块进行检测还存在很多问题。

发明内容

为了能够解决上述问题，本发明提出了以下方案：在推动超滑滑块的过程中，将上层滑块继续推动至下层基底的边缘附近，拨动上层滑块，使其相对于下层基底发生转动，并使滑移面进入共度状态而锁死。利用该锁死状态，将上层滑块翻转，并至于目标位置。

具体来说，本发明采用如下技术方案：

一种超滑滑块的拾取与翻转方法，包括以下步骤，

步骤一：推动超滑本体，所述超滑本体形成为至少第一部分和第二部分；

步骤二：继续推动超滑本体的所述第一部分，使其在所述第二部分上发生相对滑动，直至所述第一部分滑移至所述第二部分边缘附近；

步骤三：控制所述第一部分，使其相对于所述第二部分发生相对旋转，直至所述第一部分和第二部分之间的滑移界面进入公度状态，滑移界面发生锁死。

步骤四：所述滑移界面发生锁死后，控制所述第一部分抬起或翻转。

进一步的，使用探针推动所述超滑本体或控制所述第一部分的运动。

进一步的，所述探针是钨探针。

进一步的，所述探针优选通过电化学腐蚀制备，其尖端曲率半径为1-3μm

进一步的所述第一部分是超滑滑块，所述第二部分是超滑基底。

进一步的，所述超滑滑块的宽度为4-10μm。

进一步的，所述超滑滑块的宽度为5μm。

进一步的，超滑滑块的高度为1-10μm。