CN107290590A - 一种非接触模式突变结法测量单分子电学性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非接触模式突变结法测量单分子电学性能的方法，其特征在于它包括以下步骤：放置好衬底及待测分子溶液，初始化单分子识别仪的参数，包括针尖的移动方向、移动速度、移动距离，其中针尖的移动距离由手动设置单分子识别仪上setpoint值来控制；首先使针尖接近衬底并使针尖稳定在衬底上方，保持针尖与衬底的间距为纳米级，针尖与衬底未接触。它基于现有单分子识别仪的特性，借鉴基于扫描隧道显微镜的I(s)测量方法，能通过单分子识别仪对单分子的电学性能实现简单、快速、准确的测量，并能实时显示记录测量过程中电流信号的变化。
Description
【技术领域】
本发明涉及单分子测量技术领域，尤其涉及一种非接触模式突变结法测量单分子电学性能的方法。
【背景技术】
分子的相互作用和化学反应通常以单个分子为基础来描述，然而人们对分子的性质、相互作用和动态过程的知识则几乎完全来自于大量分子的***平均。由统计力学中各态历经假说(Ergodic hypothesis)可知，某个***个体物理量轨迹的时间平均等于该物理量在给定时间的***平均。因此，对于一个包含完全相同体系的***，如果测量时间足够长，单分子测量与***测量能得到相同的结果，然而，许多化学和生物体系不是均相的，而且测量时间可能小于涨落时间；对于非均相体系，个体的轨迹平均也不再等于***平均。
单分子检测是一种考察物质间相互作用的精妙方法，与测量分子集合体整体性质的传统方法(如光散射，光偏振，粘滞性等)相比，单分子技术具有直接、准确、实时等优点；能够在单分子水平上提供分子结构与功能之间的丰富信息，解释生命现象的重要过程，在临床诊断等领域具有深远的应用价值，人们不断致力于寻求可以探测单分子行为的方法，包括扫描探针技术、光镊技术、单分子荧光光谱技术等。
目前单分子测量的方法主要为基于扫描隧道显微镜技术的Break Junction(STM-BJ)方法、Fixed Junction方法及电流-距离曲线测量(I(s))方法，借助重要的单分子检测工具——单分子识别仪，其分别实现了记录针尖从扎入到拔出、稳定在衬底上方及从稳定状态中拔出过程中由于单分子活动导致的电流变化，上述传统的单分子测量方法测量过程复杂，操作多变，测量所需的时间长，且测量结果不够准确。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种非接触模式突变结法测量单分子电学性能的方法，它基于现有单分子识别仪的特性，借鉴基于扫描隧道显微镜的I(s)测量方法，能通过单分子识别仪对单分子的电学性能实现简单、快速、准确的测量，并能实时显示记录测量过程中电流信号的变化。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种非接触模式突变结法测量单分子电学性能的方法，其特征在于它包括以下步骤：：
(1)放置好衬底及待测分子溶液，初始化单分子识别仪的参数，包括针尖的移动方向、移动速度、移动距离，其中针尖的移动距离由手动设置单分子识别仪上setpoint值来控制；
(2)首先使针尖接近衬底并使针尖稳定在衬底上方，保持针尖与衬底的间距为纳米级，针尖与衬底未接触；
(3)待针尖稳定在衬底上方后，以针尖稳定的位置为起点，通过设置setpoint值，使针尖向远离衬底的方向移动，在针尖移动的过程中，实时记录回路反馈电流的大小及针尖移动的距离；
(4)自动重复步骤(2)和步骤(3)，重复的次数通过手动设定；
(5)将记录的反馈电流大小及针尖移动距离数据保存，并输出至打印机打印。
本发明的有益效果是：它基于现有单分子识别仪的特性，借鉴基于扫描隧道显微镜的I(s)测量方法，能通过单分子识别仪对单分子的电学性能实现简单、快速、准确的测量，并能实时显示记录测量过程中电流信号的变化。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明作出进一步的说明。
图1为本发明方法的流程示意图。
图2为具体实施方式中测量BDT分子电导率配位连接键断裂过程示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种非接触模式突变结法测量单分子电学性能的方法，以测试1，4-丁二胺溶液BDT(1，4-Benzenedithiol)的电导率来具体说明本发明所述的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将1，4-丁二胺完全溶解在乙醇溶液中，再将衬底完全浸没于溶液中过夜(12h左右)，衬底的材质为金，将浸没过后的金衬底放置好，开启单分子识别仪，初始化仪器参数，包括针尖的移动方向、移动速度、移动距离，其中针尖的移动距离由手动设置单分子识别仪上setpoint值来控制；
(2)首先使针尖接近金衬底并使针尖稳定在衬底上方，保持针尖与衬底的间距为纳米级，针尖与衬底未接触，但针尖与浸没金衬底的1，4-丁二胺溶液分子以配位键的方式连接(见图2a)；
(3)待针尖稳定在金衬底上方后，以针尖稳定的位置为起点，通过设置setpoint值，使针尖向远离衬底的方向移动(见图2b)，最终针尖与浸没金衬底的1，4-丁二胺溶液分子形成的配位键连接完全断开，在针尖移动的过程中，实时记录回路反馈电流的大小及针尖移动的距离；
(4)自动重复步骤(2)和步骤(3)，重复的次数通过手动设定；
(5)将记录的反馈电流大小及针尖移动距离数据保存，并输出至打印机打印。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种非接触模式突变结法测量单分子电学性能的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)放置好衬底及待测分子溶液，初始化单分子识别仪的参数，包括针尖的移动方向、移动速度、移动距离，其中针尖的移动距离由手动设置单分子识别仪上setpoint值来控制；
(2)首先使针尖接近衬底并使针尖稳定在衬底上方，保持针尖与衬底的间距为纳米级，针尖与衬底未接触；
(3)待针尖稳定在衬底上方后，以针尖稳定的位置为起点，通过设置setpoint值，使针尖向远离衬底的方向移动，在针尖移动的过程中，实时记录回路反馈电流的大小及针尖移动的距离；
(4)自动重复步骤(2)和步骤(3)，重复的次数通过手动设定；
(5)将记录的反馈电流大小及针尖移动距离数据保存，并输出至打印机打印。
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