發絲表面的藝術

　　隨著納米技術的飛速發展，小型化和微型化也已成為藝術創作的一種時尚。以雕塑為例，英國當代微雕大師威拉德借助顯微鏡，在針眼里成功雕刻了“亨利八世和他的6個老婆”，人物身高1毫米不到；2007年，兩位意大利納米藝術家斯凱利和歌德則采用“光刻”技術制作了硅自由女神像雕塑，身高僅為0.5毫米；比上述自由女神像還小的“納米”雕塑來自美國伯明翰大學納米研究實驗室，是一個真正意義上的“納米人”，身高只有0.0004毫米，即400納米左右，和病毒的尺寸相當；盡管如此，“納米人”還不是最小的，目前世界上最小的雕像出自美國IBM公司的科學家之手，是一個“分子人”，塑像共由28個一氧化碳分子組成。
　　對一般人來說，發絲是極其細微的。但在顯微鏡下，發絲的表面仍有很大的藝術發揮空間。現在，借助顯微鏡和先進的微納加工技術，一些科學藝術家已經可以在單根頭發上進行塑像、雕刻、繪畫等，充分彰顯了微納科技與藝術的高度結合。發絲雖小，但已足夠為科學藝術家的創作提供“廣闊”的平臺。
　　
　　精妙的發絲藝術品
　　
　　發絲表面藝術是近些年來才引起人們廣泛關注的一種微型藝術形式，發絲藝術作品可分為塑像、繪畫、雕刻等。英國當代微雕大師維拉德創作的微雕藝術品——“爬發絲的貓”，貓身體、尾巴、四足等的粗細和發絲的直徑相當；當代華人微雕藝術家金銀華的作品“一根頭發絲上彩繪的40位美國總統”則是一副繪畫作品；美國麥克馬斯特大學皮埃爾教授采用“鎵離子束聚焦”刻蝕工藝，在頭發絲表面“刻劃”出麥克馬斯特大學校徽。
　　從制作工藝上來看，發絲表面藝術作品可分為基于傳統手工的作品和基于微納加工技術的作品。基于傳統手工的微雕或微畫的創作主要靠手工完成，不過創作或欣賞過程中需要高倍的顯微鏡，同時，對雕刻、繪畫的工具也有很高的要求。基于微納加工技術的作品則更加微小，如麥克馬斯特大學校徽和日本學者松井真二采用離子束化學氣相沉積技術在發絲表面上構造的三維體育場。這些作品創作通常需要能夠產生高能量聚焦離子束或光束的設備，有時甚至還要求苛刻的實驗環境。
　　一般來說，基于傳統手工方法創作的微雕或微畫大多都屬于物理方法的作品。其過程僅涉及材料的舍棄、搬移或水彩的粘附。而像基于微納加工技術的雕刻或塑像大多可以歸結為基于化學方法的作品。這些發絲表面藝術品的創作過程往往要涉及發質表面成分的變化或新物質的產生。
　　發絲表面藝術作品可分為百微米量級和微納米量級兩大類。傳統手工創作的發絲表面微雕或微畫大都屬于百微米量級，如“爬發絲的貓”和“發絲上的美國總統”，這些作品的特征尺寸都與發絲直徑相當，為幾百微米。基于微納加工技術的雕刻或塑像則大多屬于微納米量級，如“發絲表面的體育場”的高度為幾微米，但體育場的柱子和橫梁的直徑卻僅有百十納米。百微米量級的作品在高倍光學顯微鏡下就能看得很清楚，而要欣賞微納米量級的作品則通常需要分辨率更高的電子顯微鏡。
　　
　　不斷創新的微雕技術
　　
　　技術的進步不斷刺激著藝術家的想象空間，目前，常見的微雕工藝技術有以下幾種。
　　1. 傳統的手工創作工藝以“爬發絲的貓”為例，其創作過程大致如下：首先使用極其微小的刻刀（刻刀的刃部尺寸約為發絲直徑的1/7）對金塊、砂糖粒或沙粒進行微雕；雕刻這些作品時，必須保持高度注意力，呼吸均勻，并抓緊利用兩次心跳的間隔來工作；事實上，任何一點失誤都會毀掉整個作品。貓雕刻完成后，再移植到發絲上。整個過程，包括作品的欣賞都需要借助光學顯微鏡來完成。金銀華同樣是在光學顯微鏡下完成的“發絲上的美國總統”。為了在發絲表面完成40位總統的彩色繪制，金銀華專門用老鼠的胡須和雞毛桿制作了“鼠須筆”，同時又將普通國畫的顏料精研磨成極其細微的微型畫顏料；接著，在數百倍的光學顯微鏡下對發絲表面涂抹，并繪制出了一個個鮮活的美國總統形象。可見，傳統的手工發絲微雕、微畫創作，不僅要求藝術家要有嫻熟的技藝，同時也在考驗藝術家的耐心和毅力。
　　2. 離子束刻蝕技術離子束刻蝕技術采用電磁場加速和聚焦帶電的離子，進而可對發絲的表面進行刻蝕。離子束刻蝕原理與目前市場上流行的光刻技術相似，但由于離子的德布羅意波（物質波）波長很短，因而刻蝕精度更高。離子束光刻主要包括聚焦離子束刻蝕和離子投影刻蝕等。其中，聚焦離子束刻蝕發展得較早，也較為完備，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，很難在實際生產中得到應用，但這并不妨礙科學藝術家用它在發絲表面開展納米雕刻藝術創作。
　　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最早是日本學者松井真二提出的。該技術需要將一根頭發置于芳烴的實驗氣氛環境中，并采用30keV（千電子伏）的聚焦鎵離子束在發絲表面進行化學氣相誘導沉積。目前，利用該項技術，松井真二已經在發絲表面制作了多個三維的納米結構（雕塑）。FIB-CVD雕塑制作的思路如下：沉積時，先固定離子束，在發絲表面誘導形成一個基礎立柱；然后離子束被移動一個不超過立柱直徑的距離，靜止不動直到在立柱頂端沉積出幾十納米厚度的階梯；繼續重復上述過程，就能使得沉積的材料層層疊加在前面沉積的結構上；最終在發絲表面構造出復雜的三維納米結構塑像來。
　　4. 雙光束聚合技術 近年來，一種被稱作“雙光束聚合”的技術已經被發展到三維納米構型的加工，并被用于發絲表面塑像的構建。這里，最為典型的當數德國科學家奧夫相尼科夫的微雕作品——“發絲上的納米維納斯像”。該塑像高度僅為紅血球直徑的4倍，身高約40微米，腰圍約20微米。在納米維納斯像的制造過程中，奧夫相尼科夫使用兩股激光射線照射浸在合成樹脂溶液中的一根發絲的表面，溶液中只有被兩股激光射線交叉照射到的那部分樹脂才凝固起來，形成雕塑件的“部件”，這樣的部件精度為120納米。
　　隨著納米技術的不斷發展，新的微納加工設備不斷出現，為發絲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卻常常不是藝術家，而是科技工作者。科學家擁有技術，擁有設備，但對藝術比較生疏。大多數藝術家在宏觀世界中擁有很好的才藝，但面對一大堆高深的納米儀器，卻是無從下手。要創作出更多更好的發絲表面藝術作品，科學家應責無旁貸，不斷加深自己的藝術修養；當然，藝術家和科學家進行聯合創作，優勢互補，也是當前發展發絲表面藝術的絕佳途徑。
　　【責任編輯】張小萌