RU140007U1 - ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE - Google Patents

ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE Download PDF

Info

Publication number
RU140007U1
RU140007U1 RU2013144345/28U RU2013144345U RU140007U1 RU 140007 U1 RU140007 U1 RU 140007U1 RU 2013144345/28 U RU2013144345/28 U RU 2013144345/28U RU 2013144345 U RU2013144345 U RU 2013144345U RU 140007 U1 RU140007 U1 RU 140007U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pores
quantum dots
nanometer
shell structure
core
Prior art date
Application number
RU2013144345/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Линьков
Николай Владимирович Вишняков
Владимир Георгиевич Литвинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2013144345/28U priority Critical patent/RU140007U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU140007U1 publication Critical patent/RU140007U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

1. Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, полимерную сферу, отличающийся тем, что содержит зондирующую иглу, соединенную с кантилевером, а полимерная сфера с нанометровыми сквозными порами выполнена из полимера с нанометровыми сквозными порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, количество которых больше двух и определяется диаметром полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами и количеством пор, способных разместить квантовые точки без выхода их оболочек за периметр окружности полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, причем полимерная сфера с нанометровыми сквозными порами крепится к выполненной электропроводящей зондирующей игле за счет продевания с трением вершины электропроводящей зондирующей иглы, в одну из сквозных пор полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, до выхода вершины с другой стороны полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев, расположенных на поверхности объекта диагностирования, остальные сквозные поры с заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка покрыты защитным полимерным слоем, прозрачным для длины волны электромагнитного излучения от внешнего источника возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка и длины волны излучения со стоксовым сдвигом, генерируемого квантовыми точками структуры ядро-оболочка.2. Зонд по п.1, отличающийся тем, что внешний источник возбуждения квантовых точек закреплен у основания кантилевера1. An atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of a core-shell structure, comprising a cantilever, a polymer sphere, characterized in that it contains a probe needle connected to a cantilever, and a polymer sphere with nanometer-sized through-holes is made of polymer with nanometer through pores filled with quantum dots of the core-shell structure, the number of which is more than two and is determined by the diameter of the polymer sphere with nanometer through pores and the number of p capable of placing quantum dots without extending their shells beyond the perimeter of the circle of the polymer sphere with nanometer through pores, and the polymer sphere with nanometer through pores is attached to the made conductive probe needle by threading the tip of the conductive probe needle with friction into one of the through pores of the polymer sphere with nanometer through pores, before the vertex exits on the other side of the polymer sphere with nanometer through pores, we examine a distance equal to the maximum depth nanoscale wells located on the surface of the diagnostic object, the remaining through pores with filled quantum dots of the core-shell structure are coated with a protective polymer layer transparent to the wavelength of electromagnetic radiation from an external source of excitation of quantum dots of the core-shell structure and the radiation wavelength with Stokes shift generated quantum dots of the core-shell structure. 2. The probe according to claim 1, characterized in that the external source of excitation of quantum dots is fixed at the base of the cantilever

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.The utility model relates to measuring technique and can be used in probe scanning microscopy and atomic force microscopy to diagnose and study nanoscale structures.

Известен зонд атомно-силового микроскопа для измерения модуля упругости (модуля Юнга) биологических объектов и предотвращения повреждения их поверхности, состоящий из tipless кантилевера (кантилевер без иглы), на вершине которого закреплен кварцевый шарик диаметром 5 мкм (Д.В. Лебедев, А.П. Чукланов, А.А. Бухараев, О.С. Дружинина. Измерение модуля Юнга биологических объектов в жидкой среде с помощью специального зонда атомно-силового микроскопа // Письма в ЖТФ. - 2009 - Т. 35. Вып.8 - С.54-61.).A probe of an atomic force microscope is known for measuring the elastic modulus (Young's modulus) of biological objects and preventing damage to their surface, consisting of a tipless cantilever (cantilever without a needle), on top of which a quartz ball with a diameter of 5 μm is fixed (D.V. Lebedev, A. P. Chuklanov, A. A. Bukharaev, O. S. Druzhinina, Measurement of the Young's modulus of biological objects in a liquid medium using a special probe of an atomic force microscope // Letters in ZhTF. - 2009 - V. 35. Issue 8 - C .54-61.).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности одновременного сочетания электромагнитного воздействия с измерением механической реакции (модуля упругости) на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки.A disadvantage of the known technical solution is the inability to simultaneously combine electromagnetic effects with measuring the mechanical reaction (elastic modulus) to this stimulating effect at one common point on the surface of the diagnostic object without affecting neighboring areas.

Наиболее близким по технической сущности является зонд атомно-силового микроскопа для механического определения упругости (модуля Юнга) клеток крови, состоящий из tipless кантилевера (кантилевер без иглы), на вершине которого закреплена полимерная сфера диаметром 10 мкм (Патент RU 2466401 С1, 10.11.2012 G01N 33/49 Способ определения упругости клеток крови).The closest in technical essence is an atomic force microscope probe for mechanical determination of elasticity (Young's modulus) of blood cells, consisting of a tipless cantilever (cantilever without a needle), on top of which a polymer sphere with a diameter of 10 μm is fixed (Patent RU 2466401 C1, 10.11.2012 G01N 33/49 Method for determining the elasticity of blood cells).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности одновременного сочетания электромагнитного воздействия с измерением характеристик электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the possibility of simultaneously combining electromagnetic effects with measuring the characteristics of the electrical response to this stimulating effect at one common point on the surface of the diagnostic object without affecting neighboring areas.

Отличие предлагаемого технического решения от известных заключается в использовании нанокомпозитного излучающего элемента в виде полимерной сферы, легированной квантовыми точками структуры ядро-оболочка, закрепленной на вершине электропроводящей зондирующей иглы, что позволяет осуществить точечные оптоэлектрические исследования наноразмерных структур материалов и биологических объектов с фотобиологическими свойствами.The difference between the proposed technical solution and the known ones consists in the use of a nanocomposite emitting element in the form of a polymer sphere doped with quantum dots of the core-shell structure fixed on the top of the electrically conductive probe needle, which makes it possible to carry out point optoelectric studies of nanoscale structures of materials and biological objects with photobiological properties.

Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного воздействия с измерением характеристик электрического сигнала отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки.The technical result is the possibility of simultaneously combining electromagnetic effects with measuring the characteristics of the electrical response signal to this stimulating effect at one common point on the surface of the diagnostic object without affecting neighboring areas.

Технический результат предложенной полезной модели достигается совокупностью существенных признаков, а именно: зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, содержит кантилевер, соединенный с зондирующей иглой, полимерную сферу с нанометровыми сквозными порами выполненной из полимера с нанометровыми сквозными порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, количество которых больше двух, и определяется диаметром полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами и количеством пор, способных разместить квантовые точки без выхода их оболочек за периметр окружности сферы, причем полимерная сфера с нанометровыми сквозными порами, крепится к выполненной электропроводящей зондирующей игле за счет продевания с трением вершины электропроводящей зондирующей иглы, в одну из сквозных пор полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, до выхода вершины с другой стороны полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев, расположенных на поверхности объекта диагностирования, остальные сквозные поры, с заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка покрыты защитным полимерным слоем, прозрачным для длины волны электромагнитного излучения от внешнего источника возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка и длины волны излучения со стоксовым сдвигом, генерируемого квантовыми точками структуры ядро-оболочка, внешний источник возбуждения квантовых точек закреплен у основания кантилевера, и его излучение ориентировано на центр полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка.The technical result of the proposed utility model is achieved by a set of essential features, namely: an atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of the core-shell structure, contains a cantilever connected to a probe needle, a polymer sphere with nanometer-sized through pores made of polymer with nanometer through pores filled with quantum dots of the core-shell structure, the number of which is more than two, and is determined by the diameter of the polymer sphere with with nanometer through pores and the number of pores capable of placing quantum dots without leaving their shells beyond the perimeter of the circumference of the sphere, and the polymer sphere with nanometer through pores is attached to the made electrically conductive probing needle by threading the tips of the electrically conductive probing needle with friction into one of the through pores of the polymer spheres with nanometer through pores, before the vertex exits on the other side of the polymer sphere with nanometer through pores, to a distance equal to the maximum depth blown nanowells located on the surface of the diagnostic object, the remaining through pores, with filled quantum dots of the core-shell structure, are coated with a protective polymer layer transparent to the wavelength of electromagnetic radiation from an external source of excitation of quantum dots of the core-shell structure and the radiation wavelength with Stokes shift, the core-shell structure generated by quantum dots, the external source of excitation of quantum dots is fixed at the base of the cantilever, and its radiation is orientated but to the center of the polymer sphere with nanometer through pores filled with quantum dots of the core-shell structure.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, где представлен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками. На фиг.2 представлен выносной элемент А (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе, поясняющий конструкцию зонда атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками.The essence of the utility model is illustrated in figure 1, which shows the probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots. Figure 2 presents the remote element A (10: 1) on an enlarged scale and in section, illustrating the design of the probe atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots.

Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка фиг.1 состоит из: кантилевера 1, соединенного с электропроводящей зондирующей иглой 2, вершина которой продета в одну из сквозных пор полимерной сфера 3 с нанометровыми сквозными порами 4, заполненными квантовыми точками 5 структуры ядро-оболочка, возбуждение которых осуществляется внешним электромагнитным источником возбуждения квантовых точек 6 (например, лазерным диодом), расположенным у основания кантилевера 1, с направлением излучения, ориентированным на центр полимерной сферы 3. Также на фиг.1 представлен диагностируемый объект 7, размещенный на подложке 8, в момент соприкосновения его с электропроводящей иглой 2. Элементы 4, 5, 7 более подробно приведены в увеличенном масштабе на фиг. 2.An atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of the core-shell structure of Fig. 1 consists of: a cantilever 1 connected to an electrically conductive probe needle 2, the tip of which is threaded into one of the through pores of the polymer sphere 3 with nanometer through pores 4, filled with quantum dots 5 of the core-shell structure, the excitation of which is carried out by an external electromagnetic source of excitation of quantum dots 6 (for example, a laser diode) located at the base of the cantilever 1, with a radiation direction oriented to the center of the polymer sphere 3. Also, Fig. 1 shows the diagnosed object 7, placed on the substrate 8, at the moment of contact with the electrically conductive needle 2. Elements 4, 5, 7 are shown in more detail on an enlarged scale in FIG. 2.

На выносном элементе A (10:1) фиг.2 представлены элементы в разрезе, где полимерная сфера 3 с пустотелыми сквозными наометровыми порами 4, заполненными квантовыми точками 5 структуры ядро-оболочка, в одной из пор 4 полимерной сферы 3 жестко закреплена вершина электропроводящей зондирующей иглы 2, под полимерной сферой 3 расположен многослойный диагностируемый объект 7, нанесенный на подложку 8. На поверхности объекта диагностирования 7 расположен технологический наноколодец 9. Минимальный диаметр полимерной сферы 3 определяется минимальным количеством легированных квантовых точек 5 структуры ядро-оболочка, образующих в совокупности нанокомпозитный излучающий элемент, параметры электромагнитного излучения которого определяются классом диагностируемого объекта 7. Стрелками указываются направления входящего λ1 и преобразованного λ2 по длине волны излучения, где λ1 - длина волны внешнего электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек, вызывающих их люминесценцию, λ2 - длина волны люминесценции квантовой точки, смещенной на стоксовый сдвиг относительно длины волны λ1. H1 - расстояние от нижней точки соприкосновения зондирующей электропроводящей иглы 2 с контуром сферы 3 до поверхности объекта диагностирования 7 (высота подъема сферы над поверхностью объекта диагностирования). H2 - расстояние от поверхности объекта диагностирования 7 до дна технологического наноколодца 9 (глубина наноколодца). Для повышения достоверности снятия диагностической информации величина высоты H1 выбирается, исходя из условия осуществления возможности зондирования электропроводящей иглой 2 дна самого глубокого технологического наноколодца на диагностируемом объекте и исключения повреждения полимерной сферы 3. Из этого следует, что расстояние H1 принимается равным максимальному расстоянию H2 (глубине исследуемых наноколодцев, расположенных на поверхности объекта диагностирования).On the remote element A (10: 1) of FIG. 2, the elements are shown in section, where the polymer sphere 3 with hollow through-through nanometer pores 4 filled with quantum dots 5 of the core-shell structure, in one of the pores 4 of the polymer sphere 3 the top of the electrically conductive probing is rigidly fixed needle 2, under the polymer sphere 3 is a multilayer diagnosed object 7, deposited on a substrate 8. On the surface of the diagnostic object 7 is a technological nanowell 9. The minimum diameter of the polymer sphere 3 is determined by the minimum number honors doped quantum dots 5 core-shell structure, which collectively form a nanocomposite radiating element, the parameters of the electromagnetic radiation which is defined by the class diagnosed object 7. The arrows indicate the direction of the incoming λ 1 and λ 2 of the converted wavelength of the radiation, where 1 λ - wavelength of the external electromagnetic radiation for excitation of the quantum dots, causing their luminescence, λ 2 - wavelength luminescence quantum dot shifted by Stokes shift relative to the length ox s λ 1. H1 is the distance from the lower point of contact of the probe conductive needle 2 with the contour of the sphere 3 to the surface of the diagnostic object 7 (the height of the sphere above the surface of the diagnostic object). H2 is the distance from the surface of the diagnostic object 7 to the bottom of the technological nanowell 9 (nanowell depth). To increase the reliability of taking diagnostic information, the height value H1 is selected based on the conditions for the possibility of probing the bottom of the deepest technological nanowell on the diagnosed object with the electroconductive needle 2 and eliminating damage to the polymer sphere 3. It follows that the distance H1 is taken equal to the maximum distance H2 (depth of the studied nanoscale wells located on the surface of the diagnostic object).

В зависимости от видов объектов диагностирования, методов диагностирования (например, диагностирование оптоэлектронных вычислительных структур или светочувствительных тканей биологических объектов), используемые для легирования квантовые точки 5 структуры ядро-оболочка могут быть как со стоксовым, так и антистоксовым сдвигом длины волны электромагнитного излучения относительно длины волны излучения внешнего источника возбуждения 6 (т.е. длина волны λ1 больше λ2 или λ1 меньше λ2). Это условие обусловлено требованием помехозащищенности с тем, чтобы λ1 находилась вне диапазона длин волн, на которые реагируют все исследуемые участки диагностируемого объекта 7, а стимулирование его осуществлялось только излучением квантовых точек 5 структуры ядро-оболочка с длиной волны λ2, которая вызывает появление или изменение электрических сигналов откликов в точке соприкосновения вершины электропроводящей иглы 2 с участком диагностируемого объекта 7. В частности наибольшая энергия излучения λ2 падает только на ограниченную площадь, находящуюся под сферой 3, размер пятна излучения определяется диаметром полимерной сферы 3 и расстоянием ее подъема над объектом диагностирования 7. Это позволяет получить минимальное пятно излучения с диаметром, близким к диаметру используемых квантовых точек, при использовании минимального количества квантовых точек структуры ядро-оболочка и минимальном расстоянии приближения излучающего элемента к точке исследования, расположенной на объекте диагностирования.Depending on the types of objects to be diagnosed, diagnostic methods (for example, the diagnosis of optoelectronic computing structures or photosensitive tissues of biological objects), the quantum dots 5 of the core-shell structure used for doping can be either with a Stokes or anti-Stokes wavelength shift of electromagnetic radiation relative to wavelength radiation from an external excitation source 6 (i.e., the wavelength λ 1 is greater than λ 2 or λ 1 is less than λ 2 ). This condition is due to the requirement of noise immunity so that λ 1 is outside the wavelength range to which all the studied sections of the diagnosed object 7 react, and it was stimulated only by emission of quantum dots 5 of the core-shell structure with a wavelength of λ 2 , which causes the appearance of change in the electrical signal response at the point of contact of the electroconductive needle top portion 2 with diagnosed object 7. in particular the highest energy emission λ 2 drops only to a limited the area under the sphere 3, the size of the radiation spot is determined by the diameter of the polymer sphere 3 and the distance of its rise above the diagnostic object 7. This allows you to get the minimum radiation spot with a diameter close to the diameter of the used quantum dots, using the minimum number of quantum dots of the core-shell structure and the minimum distance of approach of the radiating element to the point of study located on the object of diagnosis.

Длина волны излучения λ1, поглощаемого квантовой точкой 5 структуры ядро-оболочка, и длина волны излучения λ2 квантовой точки 5 структуры ядро-оболочка определяется ее диаметром (в основном от 2 до 20 нанометров), сочетанием материала ядра и материала оболочки, их процентным соотношением, спектром пропускания защитной прозрачной полимерной пленки и технологией изготовления самой квантовой точки структуры ядро-оболочка. Длина волны электромагнитного излучения квантовых точек, направленная на объект диагностирования, может находиться как в оптическом диапазоне, так и за его пределами от ультрафиолетового до инфракрасного излучения.The radiation wavelength λ 1 absorbed by the quantum dot 5 of the core-shell structure, and the radiation wavelength λ 2 quantum dot 5 of the core-shell structure is determined by its diameter (mainly from 2 to 20 nanometers), a combination of the core material and the shell material, their percentage the ratio, the transmission spectrum of the protective transparent polymer film and the manufacturing technology of the quantum dot of the core-shell structure itself. The wavelength of electromagnetic radiation of quantum dots, aimed at the object of diagnosis, can be both in the optical range and beyond from ultraviolet to infrared radiation.

Ядро квантовой точки 5 структуры ядро-оболочка может, например, включать, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS и ZnO, но не ограничивается ими. Оболочка квантовой точки 5 структуры ядро-оболочка может включать в себя, по крайней мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, и HgSe, но этими вариантами не ограничивается.The core of the quantum dot 5 of the core-shell structure may, for example, include at least one material selected from the group consisting of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS and ZnO by them. The shell of the quantum dot 5 of the core-shell structure may include at least one material selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, and HgSe, but not limited to .

Для осуществления полезной модели кроме классических квантовых точек структуры ядро-оболочка могут быть использованы и ядро-многооболочные квантовые точки (Patent Application Publication Pub. No.: US 20120315391 A1 Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).To implement the utility model, in addition to classical quantum dots of the core-shell structure, core-multiband quantum dots can also be used (Patent Application Publication Pub. No .: US 20120315391 A1 Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).

Изготовление нанокомпозитного излучающего элемента осуществляется легированием полимерной сферы 3 квантовыми точками 5 структуры ядро-оболочка и выполняется за счет проникновения квантовых точек в наноразмерные поры 4 полимерной сферы 3. Например, процесс легирования может осуществляться по технологии известного метода, за счет погружения элемента из стекла с нанометровыми порами в раствор из двух или более квантовых точек с последующей сушкой на воздухе и заполнением оставшихся между квантовыми точками пустот смолой (Patent Application Publication Pub. No.: US 20130011551 A1 Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).The manufacture of a nanocomposite emitting element is carried out by doping the polymer sphere with 3 quantum dots 5 of the core-shell structure and is performed by the penetration of quantum dots into nanoscale pores 4 of the polymer sphere 3. For example, the doping process can be carried out using the technology of the known method, by immersing the element from glass with nanometer pores into a solution of two or more quantum dots, followed by drying in air and filling the voids remaining between the quantum dots with resin (Patent Application Publicati on Pub.No .: US 20130011551 A1 Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).

Вершина электропроводящей иглы 2 может быть реализована, например, по известной технологии выращивания металлических зондов для атомно-силовых микроскопов из нанопроволки (Patent №.: US 8168251 B2 date of Patent: May 1, 2012 METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS).The top of the conductive needle 2 can be implemented, for example, according to the known technology of growing metal probes for atomic force microscopes from a nanowire (Patent No .: US 8168251 B2 date of Patent: May 1, 2012 METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS).

Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка работает следующим образом: кантилевер 1 с зондирующей электропроводящей иглой 2 подводится к объекту диагностирования 7, расположенному на подложке 8, и надавливает на него, получая данные об электрических характеристиках объекта диагностирования 7, до включения и после включения внешнего источника возбуждения 6 квантовых точек с длиной волны λ1. В результате квантовые точки 5 возбуждают исследуемую точку на поверхности диагностируемого объекта 7 излучением с длинной волны λ2, определенной в зависимости от выбранного материала квантовой точки 5 и соотношения диаметра ядра к толщине окружающей его оболочки. В зависимости от требуемых режимов диагностирование может проходить как в непрерывном режиме люминесценции, так и в импульсном режиме флуоресценции (т.е. освещение локального участка объекта диагностирования только излучением с длиной волны λ2 квантовых точек в интервале времени, равному времени их флуоресценции после выключения внешнего оптического источника 6 с целью исключения посторонних засветок и помех). Возможность измерения электрических характеристик с помощью электропроводящей зондирующей иглы 2, расположенной по центру наноразмерного пятна на поверхности образца от стимулирующего излучения в начальный и последующие моменты времени, осуществляется автоматически (за счет конструкции). Это позволяет исследовать точечное влияние излучения с длиной волны λ2 на изменение электрических характеристик в точке контакта зонда с поверхностью образца без возбуждения электромагнитным излучением соседних участков поверхности, проводить оптоэлектрическое исследование дна наноколодцев 9, размещенных на поверхности объекта диагностирования 7.An atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of the core-shell structure works as follows: a cantilever 1 with a probing electrically conductive needle 2 is fed to the diagnostic object 7 located on the substrate 8 and presses on it, receiving data on the electrical characteristics of the object Diagnostics 7, before and after the inclusion of an external source of excitation of 6 quantum dots with a wavelength of λ 1 . As a result, quantum dots 5 excite the studied point on the surface of the diagnosed object 7 by radiation with a wavelength of λ 2 determined depending on the selected material of the quantum dot 5 and the ratio of the core diameter to the thickness of the surrounding shell. Depending on the required modes, diagnostics can take place both in the continuous luminescence mode and in the pulsed fluorescence mode (i.e., illumination of the local part of the diagnostic object only with radiation with a wavelength of λ 2 quantum dots in a time interval equal to the time of their fluorescence after switching off the external optical source 6 to exclude extraneous light and interference). The ability to measure electrical characteristics using an electrically conductive probe needle 2, located in the center of a nanoscale spot on the surface of the sample from stimulating radiation at the initial and subsequent times, is carried out automatically (due to the design). This allows us to investigate the point effect of radiation with a wavelength of λ 2 on the change in electrical characteristics at the point of contact of the probe with the surface of the sample without excitation of neighboring parts of the surface by electromagnetic radiation, to conduct an optoelectric study of the bottom of nanowells 9 located on the surface of the diagnostic object 7.

Предложенная конструкция зонда атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, обеспечивает также возможность осуществления съема топологического распределения электрических характеристик в зависимости от стимулирующего воздействия определенной длины волны электромагнитного излучения на каждую точку с координатами X, Y, непосредственно расположенную под вершиной электропроводящей зондирующей иглы, на дне технологического наноколодца при последовательном сканировании объекта диагностирования, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.The proposed design of an atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of the core-shell structure also makes it possible to measure the topological distribution of electrical characteristics depending on the stimulating effect of a certain wavelength of electromagnetic radiation at each point with X, Y coordinates directly located under the top of the conductive probe needle, at the bottom of the technological nanowell with a follower th scan diagnostics facility that previously could not be performed according to conventional probes.

Claims (2)

1. Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, полимерную сферу, отличающийся тем, что содержит зондирующую иглу, соединенную с кантилевером, а полимерная сфера с нанометровыми сквозными порами выполнена из полимера с нанометровыми сквозными порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, количество которых больше двух и определяется диаметром полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами и количеством пор, способных разместить квантовые точки без выхода их оболочек за периметр окружности полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, причем полимерная сфера с нанометровыми сквозными порами крепится к выполненной электропроводящей зондирующей игле за счет продевания с трением вершины электропроводящей зондирующей иглы, в одну из сквозных пор полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, до выхода вершины с другой стороны полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев, расположенных на поверхности объекта диагностирования, остальные сквозные поры с заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка покрыты защитным полимерным слоем, прозрачным для длины волны электромагнитного излучения от внешнего источника возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка и длины волны излучения со стоксовым сдвигом, генерируемого квантовыми точками структуры ядро-оболочка.1. An atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of a core-shell structure, comprising a cantilever, a polymer sphere, characterized in that it contains a probe needle connected to a cantilever, and a polymer sphere with nanometer-sized through-holes is made of polymer with nanometer through pores filled with quantum dots of the core-shell structure, the number of which is more than two and is determined by the diameter of the polymer sphere with nanometer through pores and the number of p capable of placing quantum dots without extending their shells beyond the perimeter of the circle of the polymer sphere with nanometer through pores, and the polymer sphere with nanometer through pores is attached to the made conductive probe needle by threading the tip of the conductive probe needle with friction into one of the through pores of the polymer sphere with nanometer through pores, before the vertex exits on the other side of the polymer sphere with nanometer through pores, we examine a distance equal to the maximum depth nanoscale wells located on the surface of the diagnostic object, the remaining through pores with filled quantum dots of the core-shell structure are covered with a protective polymer layer transparent to the wavelength of electromagnetic radiation from an external source of excitation of quantum dots of the core-shell structure and the radiation wavelength with Stokes shift generated quantum dots of the core-shell structure. 2. Зонд по п.1, отличающийся тем, что внешний источник возбуждения квантовых точек закреплен у основания кантилевера и его излучение ориентировано на центр полимерной сферы с нанометровыми сквозными порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка.
Figure 00000001
2. The probe according to claim 1, characterized in that the external source of excitation of the quantum dots is fixed at the base of the cantilever and its radiation is oriented to the center of the polymer sphere with nanometer through pores filled with quantum dots of the core-shell structure.
Figure 00000001
RU2013144345/28U 2013-10-02 2013-10-02 ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE RU140007U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144345/28U RU140007U1 (en) 2013-10-02 2013-10-02 ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144345/28U RU140007U1 (en) 2013-10-02 2013-10-02 ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU140007U1 true RU140007U1 (en) 2014-04-27

Family

ID=50516015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144345/28U RU140007U1 (en) 2013-10-02 2013-10-02 ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU140007U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741939C1 (en) * 2018-12-25 2021-01-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Composition for introducing quantum dots into polymer matrices of sensitive elements of a luminescent sensor for analyzing biological aqueous and aqueous-alcoholic media and a method for production thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741939C1 (en) * 2018-12-25 2021-01-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Composition for introducing quantum dots into polymer matrices of sensitive elements of a luminescent sensor for analyzing biological aqueous and aqueous-alcoholic media and a method for production thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qasem et al. Recent advances in mechanoluminescence of doped zinc sulfides
Wells et al. Silicon nanopillars for field-enhanced surface spectroscopy
WO2017008699A1 (en) Device for measuring cell traction force, and measuring method and preparation method
CN208125759U (en) The full optical magnetic field sensors of diamond nano, probe and atomic force microscope
RU2541422C1 (en) Probe of atomic-powered microscope with nanocomposite radiating element doped by quantum points of nucleus-shell structure
RU140007U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2541419C1 (en) Probe of atomic-powered microscope with nanocomposite radiating element doped by quantum points of nucleus-shell structure
Müller et al. Investigation of energy transfer between CdTe nanocrystals on polystyrene beads and dye molecules for FRET-SNOM applications
RU163240U1 (en) SCANNING PROBE OF ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT ALLOYED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2681258C1 (en) Scanning probe of nuclear power microscope with the separated television controlled nanocomposite radiating element alloyed with quantum dots and magnetic nanoparticles of the nucleus-shell structure
RU2615052C1 (en) Scanning probe atomic-force microscope having nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles having core-shell structure
EP2684032A1 (en) Method of analyzing a substance
RU140229U1 (en) ATOMIC POWER MICROSCOPE PROBE WITH A RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM DOTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
Liu et al. Probing spatially dependent photoinduced charge transfer dynamics to TiO2 nanoparticles using single quantum dot modified atomic force microscopy tips
RU2615708C1 (en) Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU184332U1 (en) SCANNING PROBE OF NUCLEAR-POWER MICROSCOPE WITH A SEPARATED TELEVISION CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DENTED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANO-PARTY-TEMPLANT-TECTRON.
Jazi et al. Measuring the orientation of a single CdSe/CdS nanocrystal at the end of a near-field tip for the realization of a versatile active SNOM probe
He et al. Mie resonant scattering-based refractive index sensor using a quantum dots-doped polylactic acid nanowire
RU182469U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR STRUCTURE
RU164733U1 (en) SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2629713C1 (en) Probe of atomic-force microscope with programmable spectral portrait of radiation element doped with quantum dots of core-shell structure
RU168939U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH PROGRAMMABLE SPECTRAL PORTRAIT OF A RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2635345C1 (en) Atomic-force microscope probe with programmable spectral portrait of radiating element based on quantum dots of core-shell structure
RU2675202C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separated television controlled nanocomposite radiating element doped by quantum points and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU2724987C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separated remote-controlled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20141003