一种单根纳米线或纳米管的超声操控方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单根纳米线或纳米管的超声操控方法及其装置，该方法包括以下步骤：a、利用超声换能器对微针进行励振，从而使一端浸没于含有纳米线或纳米管的悬浊液的微针产生声学涡流，进而沿着微针振动方向吸引纳米线或纳米管，并将被捕捉的纳米线或纳米管压在微针的端部表面；b、移动微针，从而使吸附在微针端部表面上的纳米线或纳米管随着微针移动到指定位置；c、关闭超声换能器停止励振，被捕捉的纳米线或纳米管从微针上释放，从而完成对单根纳米线或纳米管的操控。本发明专利技术具有结构简单、便于操作、对生物样品无损害、对于样品的材料无选择性等的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米制造和生物医学领域，主要涉及利用超声实现纳米物质的捕捉、移动、释放和等位等操控。
技术介绍
纳米尺度物质是制造微电子器件、光学器件、微/纳作动器和换能器的基础。纳米尺度物质的捕捉、移动、释放和定位是一种重要而且很有发展前景的新技术，在纳米制造领域等都有着广泛的应用。纳米尺度物质由于较大的比表面积，其操控如捕捉、移动、释放和定向等是一项难度较大的工作。国内外很多机构、科研工作者在此领域进行了很多研究，已有的纳米尺度物质操控方法包括激光钳、原子力探针、电泳和磁性作动器等。但是这些现存的方法存在许多不足，例如光学方法产生的热量可能对被操控的生物样品产生损害，原子力探针方法结构复杂成本很高，电泳和方法难以对单个纳米物体进行操纵，磁性作动器方法对被操控样品的材料有选择性。纳米制造和生物医学领域对能克服上述问题的纳米操控技术存在着巨大的需求。
技术实现思路
专利技术目的针对上述现有存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供了一种单根纳米线或纳米管的超声操控方 法及其装置，具有结构接单、便于操作、对生物样品无损害、对样品的材料无选择性等优点。技术方案为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案一种单根纳米线或纳米管的超声操控方法，包括以下步骤a、利用超声换能器对微针进行励振，从而使一端浸没于含有纳米线或纳米管的悬浊液的微针产生声学涡流，进而沿着微针振动方向吸引纳米线或纳米管，并将被捕捉的纳米线或纳米管压在微针的端部表面；被捕捉的纳米线或纳米管与微针的振动方向垂直山、移动微针，从而使吸附在微针端部表面上的纳米线或纳米管随着微针移动到指定位置；C、关闭超声换能器停止励振，被捕捉的纳米线或纳米管从微针上释放，从而完成对单根纳米线或纳米管的操控。本专利技术的另一目的是提供基于上述操控方法的纳米线或纳米管超声操控装置，它包括超声换能器、微针和载有纳米线或纳米管悬浊液薄膜的基板，所述微针一端与超声换能器连接，并受超声换能器的励振，另一端浸没在基板上的悬浊液中。作为优选，所述超声换能器和微针之间通过超声针连接，该超声针为直径均匀的不锈钢针，而所述微针采用等直径圆柱体状的玻璃纤维制成。作为优选，所述微针浸没在悬浊液中的一端直径均匀。作为优选，所述基板采用硅片制成。作为优选，所述微针浸没在悬浊液薄膜中的一端与基板的距离为10 μ m，。作为优选，所述超声针的长度为5 300mm，直径为O. 01 IOmm ;所述微针的长度为 O.1 30mm，直径为 O. 0001 100 μ m。有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1.实现对纳米线和纳米管的捕捉、移动和释放方法，且具有结构简单、便于操作、对生物样品无损害、对于样品的材料无选择性等的优点。2.由于所述微针浸没在悬浊液中的一端直径均匀，因此能够得到操控所需的声学涡流，振动平行方向为向着微针聚集，而振动垂直方向为背离微针，使得可以将纳米线抓取在微针上，并随着结构移动而移动，实现三维移动，并且关闭振动后，纳米线被释放。另外可以保证振动产生的声学涡流的稳定性，进而确保抓取的单根纳米线更牢固。3.由于所述基板采用硅片制成，因为硅片光滑，因而颜色对比等有利于显微镜下对纳米线的观察。4.由于所述微针浸没在悬浊液薄膜中的一端与基板的距离为ΙΟμπι，从而使得操作时可以不让微针触及硅片，避免接触引起的操控不稳定。附图说明图1为本专利技术所述超声操控装置的结构示意图。其中，超声换能器1、超声针2、微针3、基板4、银纳米线悬浊液薄膜5、被捕捉的银纳米线6。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不 用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种单根纳米线或纳米管的超声操控方法，包括以下步骤a、利用超声换能器对微针进行励振，从而使一端浸没于含有纳米线或纳米管的悬浊液的微针产生声学涡流，进而沿着微针振动方向吸引纳米线或纳米管，并将被捕捉的纳米线或纳米管压在微针的端部表面；被捕捉的纳米线或纳米管与微针的振动方向垂直山、移动微针，从而使吸附在微针端部表面上的纳米线或纳米管随着微针移动到指定位置；C、关闭超声换能器停止励振，被捕捉的纳米线或纳米管从微针上释放，从而完成对单根纳米线或纳米管的操控。如图1所示，现针对银纳米线，具体说明本专利技术所述单根纳米线或纳米管的超声操控装置的工作过程。该装置包括一个超声换能器1，超声针2和微针3所构成，普通的三明治型压电换能器被用作超声换能器1，直径均匀的不锈钢针被用作超声针2，直径均匀的玻璃纤维被用作微针3，超声换能器I对超声针2根部励振使其作弯曲振动，从而进一步激励连接在超声针2另一端的微针3发生弯曲振动，微针3的下部浸没于基板4上的银纳米线悬浊液薄膜5中，振动的玻璃纤维在其周围产生声学涡流，利用该涡流对悬浊液中的银纳米线进行捕捉、移动和释放。换能器由两块中间带孔(孔半径6mm)的方板(边长20mm,厚度2mm),被方板夹持的四块环形压电陶瓷(内径6mm，外径12mm)，以及用于紧固的M5螺栓组成，其谐振频率为93kHz ο超声针2的长度为27mm,直径为Imm, —端2mm的长度被焊接到方形基板4 一条边上。玻璃纤维的长度为2. 5 mm,直径为IOMm,—端Imm的长度被粘结在超声针2的另一端，玻璃纤维与超声针2相垂直。换能器对超声针2根部进行激励使针作弯曲振动，从而激励连接于超声针2另一端的玻璃纤维做振动，进而在玻璃纤维端部周围产生声学涡流，以捕捉单根的银纳米线。银纳米线悬浊液薄膜5厚度为O. 6_，放置悬浊液的基板4为硅片，其边长15mm，厚度O. 7 mm。银纳米线的直径为lOOnm，长度为14 μ m。操控纳米物质时，始终保持玻璃纤维端部与硅基板4距离为10 μ m,玻璃纤维基板4大致垂直。当电压为30Vp-p频率为135 kHz(超声针2的谐振频率之一)的交流电压被加到换能器上时(此时玻璃纤维根部振幅为1OOnm (0-P))，与玻璃纤维端部相距220Mm以内、长度为HMffl的银纳米线能被声学流驱动到玻璃纤维的端部，并被捕捉到玻璃纤维端部的表面，被捕捉的银纳米线6与玻璃纤维及其振动方向相垂直，在与振动垂直方向上声学涡流是背向微针的，所以只有针振动方向上，纳米线或者纳米管才会被吸引到微针上。保持玻璃纤维的振动并移动由换能器、声学针和微针3组成的操控系统，可移动被捕捉的银纳米线6，关闭振动，捕捉的银纳米线被释放。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单根纳米线或纳米管的超声操控方法，其特征在于包括以下步骤：a、利用超声换能器对微针进行励振，从而使一端浸没于含有纳米线或纳米管的悬浊液的微针产生声学涡流，进而沿着微针振动方向吸引纳米线或纳米管，并将被捕捉的纳米线或纳米管压在微针的端部表面；被捕捉的纳米线或纳米管与微针的振动方向垂直；b、移动微针，从而使吸附在微针端部表面上的纳米线或纳米管随着微针移动到指定位置；?c、关闭超声换能器停止励振，被捕捉的纳米线或纳米管从微针上释放，从而完成对单根纳米线或纳米管的操控。

【技术特征摘要】
1.一种单根纳米线或纳米管的超声操控方法，其特征在于包括以下步骤a、利用超声换能器对微针进行励振，从而使一端浸没于含有纳米线或纳米管的悬浊液的微针产生声学涡流，进而沿着微针振动方向吸引纳米线或纳米管，并将被捕捉的纳米线或纳米管压在微针的端部表面；被捕捉的纳米线或纳米管与微针的振动方向垂直；b、移动微针，从而使吸附在微针端部表面上的纳米线或纳米管随着微针移动到指定位置；C、关闭超声换能器停止励振，被捕捉的纳米线或纳米管从微针上释放，从而完成对单根纳米线或纳米管的操控。2.一种基于权利要求1所述单根纳米线或纳米管超声操控方法的超声操控装置，其特征在于包括超声换能器、微针和载有纳米线或纳米管悬浊液薄膜的基板，所述微针一端与超声换能器连接，并受超声换能器的励振，另一端浸没在基板上的悬浊液中。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊辉，李宁，李华清，周玉杰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：