髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

隨著奈米技術的飛速發展,微型化、小型化已成為藝術創作的一種時尚。以雕塑為例,當代英國微雕塑家威拉德藉助顯微鏡,成功地將“亨利八世和他的六個妻子”刻在針眼上,塑像的高度不足1毫米。

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

2017年,兩位義大利奈米藝術家史高麗和歌德用“光刻”技術製作了矽自由女神像,這座雕像只有0。5毫米高。

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

比上述自由女神像還小的“奈米”雕塑來自美國伯明翰大學奈米研究實驗室,是一個真正意義上的“矽自由女神像”,身高只有0。0004毫米,大約400奈米,與病毒大小相同。然而,“奈米人”並不是最小的。目前,世界上最小的雕像是由美國IBM公司的科學家制作的。這是一個“分子人”,共有28個一氧化碳分子的雕像。

對於普通人來說,頭髮是極其細微的。但在顯微鏡下,頭髮表面仍有很大的藝術發揮空間。現在,藉助顯微鏡和先進的微奈米加工技術,一些科學藝術家已經能夠在一根頭髮上製作雕塑、雕刻、繪畫等,充分展示了微奈米技術與藝術的高度結合。

精妙的髮絲藝術品

頭髮表面藝術是近年來引起人們關注的一種微觀藝術形式。頭髮藝術作品可分為雕塑、繪畫、雕刻等,當代英國微雕家威拉德創作的微雕作品“爬髮絲的貓”貓身體、尾巴、四足等的粗細和髮絲的直徑相當;

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

當代中國微雕家金銀華的作品,“一根頭髮絲上彩繪的40位美國總統”則是一副繪畫作品;

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

麥克馬斯特大學皮埃爾教授用“鎵離子束聚焦”蝕刻工藝將麥克馬斯特大學校徽“刻”在頭髮表面。

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

從製作技術的角度看,毛面藝術作品可以分為傳統手工作品和基於微納加工技術的作品。以傳統手工為基礎的微雕塑或微繪畫的創作主要依靠手工,但在創作或欣賞過程中,需要高倍顯微鏡,同時對雕塑和繪畫的工具也有很高的要求。基於微納加工技術的作品更是微乎其微,如由麥克馬斯特大學校徽和日本學者松井真紀子在頭髮表面構建的三維體育場採用離子束化學氣相沉積技術。這些工作通常需要能夠產生高能聚焦離子束或束流的裝置,有時甚至需要實驗環境。

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

一般來說,以傳統手工方法為基礎的微雕或微畫大多屬於物理方法的作品。這個過程只涉及材料捨棄,搬移或水彩的粘附。然而,大多數基於微納加工技術的雕塑或雕像都可以歸因於基於化學方法的作品。這些發麵藝術作品的創作過程往往涉及發麵成分的變化或新物質的產生。

頭髮表面藝術作品可分為兩大類,即百微米級和微奈米級。傳統手工頭髮表面的微雕塑或微繪畫大多為100微米量級,如“爬髮絲的貓”、“髮絲上的美國總統”。這些作品的特徵尺寸都相當於頭髮的直徑,即數百微米。基於微納加工技術的雕塑或雕像大多屬於微納尺度,如“髮絲表面的體育場”的高度只有幾微米,但體育場的柱、梁直徑只有100奈米。在高功率光學顯微鏡下,我們可以清楚地看到100微米的作品,而要欣賞微奈米量級的作品則通常需要解析度更高的電子顯微鏡。

不斷創新的微雕技術

科技的進步不斷激發藝術家的想象空間。目前,常見的微雕技術有幾種。

1。傳統的手工製作方法之一是以“爬髮絲的貓”為例。其創作過程大致如下:一是用極小的雕刻刀(刀的刃口大小約為頭髮直徑的1/7)雕刻金、糖或沙粒;雕刻這些作品時,一定要保持高度的注意力,均勻的呼吸,把握兩次心跳的間隔時間來工作;其實,任何錯誤都會毀掉整個作品。雕刻完成後,再移植到髮絲上。整個過程,包括作品的欣賞,都需要藉助光學顯微鏡來完成。

金銀華也是在光學顯微鏡下完成的“髮絲上的美國總統”。為了完成40位總統在頭髮表面的彩繪,金銀華專門用老鼠的鬍鬚和雞毛杆製作了“鼠須筆”,同時將普通國畫的顏料精製磨成極細的微畫顏料,接著,在數百倍的光學顯微鏡下對髮絲表面塗抹,並繪製出了一個個鮮活的美國總統形象。可見,傳統的手工發微雕刻和微繪畫創作不僅需要藝術家具備嫻熟的技藝,更考驗著藝術家的耐心和毅力。

2。離子束刻蝕技術離子束刻蝕技術採用電磁場加速和聚焦帶電的離子,從而刻蝕頭髮表面。離子束刻蝕的原理與目前市場上流行的刻蝕技術相似,但由於離子的德布羅意波(物質波)波長很短,刻蝕精度較高。離子束刻蝕主要包括聚焦離子束刻蝕和離子投影刻蝕。

其中,聚焦離子束刻蝕技術發展較早、較完善,特別是鎵離子聚焦技術。遺憾的是,離子束刻蝕技術效率低下,難以應用於實際生產,但這並不妨礙科學藝術家利用它在頭髮表面開展納米雕塑藝術創作。

3。離子束化學氣相沉積(FIB-CVD)技術離子束化學氣相沉積技術是由日本學者松井慎二首次提出的。在這項技術中,將頭髮置於芳烴的實驗氣氛環境中,並使用30 keV(千電子伏)聚焦鎵離子束誘導頭髮表面的化學氣相沉積。目前,松井利用這項技術,在頭髮表面製作了多個三維奈米結構(雕塑)。

FIB-CVD雕塑製作的思路是:首先將離子束固定在頭髮表面形成一個基本的柱體,然後將離子束移動不超過柱體直徑的距離,並保持靜止,直到柱體頂部沉積數十奈米厚的臺階;繼續重複上述過程,沉積的材料可以一層一層地堆積在先前沉積的結構上,最後在頭髮表面構建一個複雜的三維奈米結構雕塑。

4。近年來,一種稱為“雙束聚合”的技術被髮展成為三維奈米結構的加工技術,並應用於發紋表面雕塑的構建。在這裡,德國科學家奧夫蘇尼科夫最典型的微型雕塑作品——“髮絲上的奈米維納斯像”。

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

雕像的直徑只有紅細胞的4倍,高約40微米,腰約20微米。在製作奈米金星影象的過程中,奧夫桑尼科夫用兩道鐳射照射了浸泡在合成樹脂溶液中的髮際線表面。只有在溶液中被兩道鐳射照射的樹脂部分凝固,形成雕塑的“部分”。該零件精度為120nm。

髮絲上的“奈米藝術作品”科學家和藝術家的創作結晶!

隨著奈米技術的不斷髮展,新的微奈米加工裝置不斷湧現,為頭髮表面的藝術創作提供了更多的技術手段和途徑。然而,掌握這些先進微加工技術的人往往不是藝術家,而是科學家和技術人員。科學家有技術和裝置,但他們不熟悉藝術。大多數藝術家在宏觀世界都有很好的天賦,但他們不能從很多先進的奈米儀器開始。為了創作出更多更好的發麵藝術作品,科學家們應該義不容辭,不斷深化自身的藝術修養。當然,藝術家和科學家的聯合創作具有互補的優勢,也是發展頭髮表面藝術的最佳途徑。

TAG: 離子束奈米頭髮雕塑刻蝕