RU2541422C1 - Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка - Google Patents
Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541422C1 RU2541422C1 RU2013138539/28A RU2013138539A RU2541422C1 RU 2541422 C1 RU2541422 C1 RU 2541422C1 RU 2013138539/28 A RU2013138539/28 A RU 2013138539/28A RU 2013138539 A RU2013138539 A RU 2013138539A RU 2541422 C1 RU2541422 C1 RU 2541422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell structure
- quantum dots
- core
- sphere
- probe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур. Сущность изобретения заключается в том, что кантилевер соединен с зондирующей иглой, вершина которой соединена со сферой, выполненной из стекла с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытой защитным полимерным слоем, прозрачным для длины внешнего электромагнитного источника излучения и длины волны со стоксовым сдвигом, генерируемой квантовыми точками структуры ядро-оболочка. Техническим результатом является возможность 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. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.
Известен зонд атомно-силового микроскопа для измерения модуля упругости (модуля Юнга) биологических объектов и предотвращения повреждения их поверхности, состоящий из кантилевера с прикрепленной зондовой иглой, на вершине которой закреплен шарик диаметром 5 мкм [1].
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.
Наиболее близким по технической сущности является зонд атомно-силового микроскопа для механического определения упругости (модуля Юнга) клеток крови, состоящий из кантилевера с прикрепленной зондирующей иглой, на вершине которой закреплена полая полимерная микросфера диаметром 10 мкм [2].
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.
Отличие предлагаемого технического решения от изложенных выше заключается в использовании нанокомпозитного излучающего элемента в виде стеклянной сферы легированной квантовыми точками структуры ядро-оболочка, закрепленной на вершине зондирующей иглы, что позволяет осуществить оптомеханические исследования наноразмерных структур материалов с оптомеханическими свойствами и биологических объектов с фотобиологическими свойствами.
Техническим результатом является возможность 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.
Технический результат предложенного изобретения достигается совокупностью существенных признаков, а именно: зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с зондирующей иглой с нанометровым радиусом кривизны вершины, которая соединена со сферой, выполненной из стекла с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, количество которых больше двух, и определяется диаметром сферы и количеством пор, способных разместить квантовые точки без выхода их оболочек за периметр окружности сферы, причем сфера крепится к зонду за счет жесткой посадки вершины зондирующей иглы с нанометровым радиусом кривизны в одну из пор стеклянной сферы с нанометровыми порами, остальные поры с заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка покрыты защитным полимерным слоем, прозрачным для длины волны внешнего электромагнитного источника возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка и длины волны со стоксовым сдвигом генерируемой квантовыми точками структуры ядро-оболочка, внешний источник возбуждения квантовых точек закреплен у основания кантилевера и его излучение ориентированно на центр стеклянной сферы с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, где представлен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, (выносной элемент A представлен на фиг 2). На фиг.2 представлен выносной элемент A (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе, поясняющий конструкцию зонда атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка.
Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка (фиг.1) состоит из: кантилевера 1, соединенного с зондирующей иглой 2, на вершине которой закреплена стеклянная сфера 3 с нанометровыми порами 4, легированными 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 стеклянной сферы 3, также на фиг.1 представлена подложка 7 с размещенным на ней диагностируемым объектом 8 в момент соприкосновения ее со сферой 3 (элементы 4, 5, 8 приведены в увеличенном масштабе на фиг.2).
На выносном элементе A (10:1) фиг.2 представлены элементы в разрезе, где стеклянная сфера 3 с нанометровыми порами 4, заполненными квантовыми точками 5 структуры ядро-оболочка, в одной из нанометровых пор 4 стеклянной сферы 3 жестко закреплена вершина зондирующей иглы 2, под стеклянной сферой 3 расположена подложка 7 с диагностируемым объектом 8. Минимальный диаметр стеклянной 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 8. 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.
В зависимости от видов объектов диагностирования, методов диагностирования (например, диагностирование светочувствительных зрительных 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 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 зоны длин волн, на которые реагируют все исследуемые участки диагностируемого объекта 8, а стимулирование его осуществлялось только излучением квантовых точек 5 структуры ядро-оболочка с длиной волны λ2, которая вызывает изменение модуля упругости отдельных локальных участков диагностируемого объекта 8 в непосредственной близости от точки соприкосновения сферы 3 с объектом диагностирования 8.
Длина волны поглощения λ1 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.
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.
Для осуществления изобретения кроме классических квантовых точек структуры ядро-оболочка могут быть использованы и ядро-многооболочные квантовые точки [3].
Изготовление нанокомпозитного излучающего элемента осуществляется легированием стеклянной сферы 3, квантовыми точками 5 структуры ядро-оболочка и выполняется за счет проникновения квантовых точек в наноразмерные поры 4 стеклянной сферы 3. Например, процесс легирования может осуществляется 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 [4].
Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, работает следующим образом: кантилевер 1 с зондирующей иглой 2 подводится к объекту диагностирования 8, расположенному на подложке 7, и надавливает на него, получая данные об упругих свойствах объекта диагностирования 8, до включения и после включения внешнего источника возбуждения 6 квантовых точек с длиной волны λ1. В результате квантовые точки 5 возбуждают поверхность диагностируемого объекта 8 длиной 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 λ2 квантовых точек в интервале, равном времени их флуоресценции, после выключения внешнего оптического источника 6 с целью исключения посторонних засветок и помех).
Предложенная конструкция зонда с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, также обеспечивает при сканировании поверхности объекта диагностики атомно-силовым микроскопом возможность осуществления съема топологического распределения корреляции изменения модуля Юнга в зависимости от стимулирующего воздействия определенной длины волны электромагнитного излучения на каждую точку с координатами X, Y, непосредственно расположенную под излучающей сферой. Это позволяет обнаружить и исследовать отдельные светочувствительные участки биологических объектов и наноструктур, изменяющие свои механические свойства и размеры под действием точечного электромагнитного излучения, что ранее невозможно было осуществить с известными зондами.
Источники информации
1. 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.
2. Патент RU 2466401 C1, 10.11.2012, G01N 33/49. Способ определения упругости клеток крови.
3. Patent Application Publication Pub. No.: US 20120315391 A1 Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.
4. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130011551 A1 Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.
Claims (2)
1. Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с зондирующей иглой с нанометровым радиусом кривизны вершины, которая соединена со сферой, отличающийся тем, что сфера выполнена из стекла с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, количество которых больше двух, и определяется диаметром сферы и количеством пор, способных разместить квантовые точки без выхода их оболочек за периметр окружности сферы, причем сфера крепится к зонду за счет жесткой посадки вершины зондирующей иглы с нанометровым радиусом кривизны в одну из пор стеклянной сферы с нанометровыми порами, остальные поры с заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка покрыты защитным полимерным слоем, прозрачным для длины волны внешнего электромагнитного источника возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка и длины волны со стоксовым сдвигом, генерируемой квантовыми точками структуры ядро-оболочка.
2. Зонд по п.1, отличающийся тем, что внешний источник возбуждения квантовых точек закреплен у основания кантилевера и его излучение ориентированно на центр стеклянной сферы с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138539/28A RU2541422C1 (ru) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138539/28A RU2541422C1 (ru) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2541422C1 true RU2541422C1 (ru) | 2015-02-10 |
RU2013138539A RU2013138539A (ru) | 2015-02-27 |
Family
ID=53279237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013138539/28A RU2541422C1 (ru) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2541422C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584179C1 (ru) * | 2015-03-30 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
CN106950624A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-14 | 宁波东旭成新材料科技有限公司 | 一种量子点光扩散膜 |
RU2723899C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф.Уткина" | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
RU2724987C1 (ru) * | 2019-11-06 | 2020-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008241346A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Fujitsu Ltd | 探針及びそれを用いた測定装置 |
US7528947B2 (en) * | 2003-07-10 | 2009-05-05 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | Nanoparticles functionalized probes and methods for preparing such probes |
RU2466401C1 (ru) * | 2011-03-15 | 2012-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"(НИУ "БелГУ") | Способ определения упругости клеток крови |
-
2013
- 2013-08-19 RU RU2013138539/28A patent/RU2541422C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7528947B2 (en) * | 2003-07-10 | 2009-05-05 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem | Nanoparticles functionalized probes and methods for preparing such probes |
JP2008241346A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Fujitsu Ltd | 探針及びそれを用いた測定装置 |
RU2466401C1 (ru) * | 2011-03-15 | 2012-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"(НИУ "БелГУ") | Способ определения упругости клеток крови |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584179C1 (ru) * | 2015-03-30 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
CN106950624A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-14 | 宁波东旭成新材料科技有限公司 | 一种量子点光扩散膜 |
RU2723899C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф.Уткина" | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
RU2724987C1 (ru) * | 2019-11-06 | 2020-06-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013138539A (ru) | 2015-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Farrer et al. | Highly efficient multiphoton-absorption-induced luminescence from gold nanoparticles | |
Baffou et al. | Temperature mapping near plasmonic nanostructures using fluorescence polarization anisotropy | |
RU2541422C1 (ru) | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка | |
Stranik et al. | Plasmonic enhancement of fluorescence for sensor applications | |
Qasem et al. | Recent advances in mechanoluminescence of doped zinc sulfides | |
Chizhik et al. | Excitation isotropy of single CdSe/ZnS nanocrystals | |
US9179865B2 (en) | Luminescent tension-indicating orthopedic strain gauges for non-invasive measurements through tissue | |
EP2951560B1 (en) | Apparatus having surface-enhanced spectroscopy elements on an exterior surface | |
WO2017008699A1 (zh) | 细胞牵引力的测量装置、测量方法及制备方法 | |
US8670119B1 (en) | Apparatus having surface-enhanced spectroscopy modules | |
JP7072160B2 (ja) | 超薄膜光ルミネッセンスセンサー | |
Terasaki | Innovative First Step toward Mechanoluminescent Ubiquitous Light Source for Trillion Sensors. | |
RU2541419C1 (ru) | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка | |
Lioi et al. | Embedded optical nanosensors for monitoring the processing and performance of polymer matrix composites | |
RU163240U1 (ru) | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка | |
RU140229U1 (ru) | Зонд атомно-силового микроскопа с излучающим элементом, на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка | |
Yang et al. | Nanoscale 3D temperature gradient measurement based on fluorescence spectral characteristics of the CdTe quantum dot probe | |
RU140007U1 (ru) | Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка | |
US20170153179A1 (en) | Random laser detector | |
Jorge et al. | Rapid fabrication of dual analyte luminescent optrodes by self-guiding photo-polymerization | |
WO2016085657A1 (en) | Fiber-optic micro-probes for measuring acidity level, temperature, and antigens | |
Kumar Mishra et al. | A Review for Luminescence Property of Materials, Its Detection and Probabilities for Embedding of Luminescence with MEMS Technology | |
RU2635345C1 (ru) | Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка | |
RU2615708C1 (ru) | Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка | |
RU2629713C1 (ru) | Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160820 |