RU2724987C1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
RU2724987C1
RU2724987C1 RU2019135728A RU2019135728A RU2724987C1 RU 2724987 C1 RU2724987 C1 RU 2724987C1 RU 2019135728 A RU2019135728 A RU 2019135728A RU 2019135728 A RU2019135728 A RU 2019135728A RU 2724987 C1 RU2724987 C1 RU 2724987C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
shell structure
diameter
quantum dots
nanoparticles
Prior art date
Application number
RU2019135728A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Линьков
Сергей Игоревич Гусев
Николай Владимирович Вишняков
Юрий Владимирович Линьков
Павел Владимирович Линьков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
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 образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
Priority to RU2019135728A priority Critical patent/RU2724987C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724987C1 publication Critical patent/RU2724987C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: use for nanosized structures diagnostics. Essence of the invention lies in the fact that the scanning probe comprises a cantilever connected to a probing needle, which is passed and rigidly fixed in one of the through large-diameter glass sphere nanopores with the upconverting nanoparticles and quantum dots of the core-shell structure, and the probe needle vertex extending from the large diameter glass sphere is movably connected by means of two embedded carbon nanotubes with a small-diameter separated and autonomous functioning glass sphere with through nanopores with cone-shaped inputs filled with quantum dots, upconverting nanoparticles and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. Remote control of excitation of the upconverting nanoparticles exciting nearby the nucleus-shell structure quantum dots, and their independent movement along the Z coordinate, when scanning side walls of nanowells, two oppositely directed external excitation sources of upconverting nanoparticles and two external oppositely directed synchronized electromagnetic fields operate in the range of near infrared radiation.EFFECT: possibility of scanning nanowells in depth tens of times greater than the length of the probing needle, a stable spectrum of electromagnetic radiation in the optical range with simultaneous measurement of mechanical characteristics (Young's modulus) on this stimulating effect.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.The invention relates to measuring technique and can be used in probe scanning microscopy and atomic force microscopy for the diagnosis and study of nanoscale structures.

Известен сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с магнитопрозрачной зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной стеклянной сфере, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, вершина магнитопрозрачной зондирующей иглы соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытыми защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, внешний источник магнитного поля в виде плоской микрокатушки, соединенной с выходом ЦАП [1].A known probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, comprising a two-layer carbon nanotube, a magnetically transparent cantilever with a magnetically transparent probe needle, inserted into a small diameter carbon nanotube that is embedded in a larger diameter nanotube the surface of which is fixed in a magnetically transparent glass sphere containing through nanometer pores of small and large diameters, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, the tip of the magnetically transparent probe needle is connected to a magnetically transparent polymer sphere with nanometer conical pores of the smallest diameter, which are filled with quantum dots core-shell, on the outside coated with a protective opto-magnetically transparent polymer layer, external source of excitation of quantum dots, external source of magnetic field in the form of a flat microcoil connected to the output of the DAC [1].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности, при сканировании боковых стенок наноколодцев по координате Z, осуществлять возбуждение телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, генерирующего стимулирующий стабильный спектр электромагнитных волн в оптическом диапазоне, наиболее безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткань с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) точечного участка поверхности с координатами Χ,Υ объекта диагностирования на это стимулирующее воздействие.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the ability, when scanning the side walls of the nanowells in the Z coordinate, to excite a telecontrolled nanocomposite emitting element that generates a stimulating stable spectrum of electromagnetic waves in the optical range, the safest near biological infrared radiation with the greatest penetration depth into biological tissue with simultaneous measuring the mechanical reaction (elastic modulus) of a point surface area with the coordinates Χ, Υ of the object of diagnosis on this stimulating effect.

Наиболее близким по технической сущности является сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий фиксированною магнитопрозрачную стеклянную сферу большего диаметра, размер который превышает диаметр исследуемого наноколодца и отделяемую магнитопрозрачную стеклянную сферу меньшего диаметра, размер которой меньше диаметра исследуемого наноколодца, двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с магнитопрозрачной зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сфере, малого диаметра содержащей сквозные нанометровые поры, из которых сквозные нанометровые поры большого диаметра, заполнены магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка с одинаковым направлением ориентации магнитных полюсов, а меньшего диаметра квантовыми точками структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытые защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, синхронизированную с перемещаемой магнитопрозрачной зондирующей иглой С-образную синхронно-центрирующую скобу, на которой закреплены и направлены на центр отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы малого диаметра первый и второй внешние источники возбуждения квантовых точек, первый и второй внешние источники магнитного поля в виде первой и второй плоских микрокатушек, размещенных на оптомагнитопрозрачных подложках и соединенных с выходами первого и второго ЦАП [2].The closest in technical essence is a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, including a fixed magneto-transparent glass sphere of a larger diameter, the size of which is larger than the diameter of the nanoscale well and a detachable magnetically transparent glass a diameter smaller than the diameter of the nanowell under study, a two-layer carbon nanotube, a magnetically transparent cantilever with a magnetically transparent probe needle threaded into a carbon nanotube of small diameter, which is embedded in a larger diameter nanotube, the outer surface of which is fixed in a detachable magnetically transparent glass sphere of small diameter pore containing nanometer of which the through nanometer pores of large diameter are filled with magnetic nanoparticles of the core-shell structure with the same orientation of the magnetic poles and of a smaller diameter by quantum dots of the core-shell structure, on the outside covered with a protective opto-magnetically transparent polymer layer, synchronized with a movable magneto-transparent probing needle, a C-shaped synchronously-centering bracket on which are fixed and directed to the center of a detachable magneto-transparent glass sphere of small diameter the first and second external sources of excitation of quantum dots, the first and second external sources of magnetic field in the form of the first and second flat microcoils placed on optically magnetically transparent substrates and connected to the outputs of the first and second DACs [2].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности, при сканировании боковых стенок наноколодцев по координате Z, осуществлять возбуждение телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, генерирующего стимулирующий стабильный спектр электромагнитных волн в оптическом диапазоне, наиболее безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткань с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) точечного участка поверхности с координатами Χ,Υ объекта диагностирования на это стимулирующее воздействие.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the ability, when scanning the side walls of the nanowells in the Z coordinate, to excite a telecontrolled nanocomposite emitting element that generates a stimulating stable spectrum of electromagnetic waves in the optical range, the safest near biological infrared radiation with the greatest penetration depth into biological tissue with simultaneous measuring the mechanical reaction (elastic modulus) of a point surface area with the coordinates Χ, Υ of the object of diagnosis on this stimulating effect.

Отличие предлагаемого технического решения от изложенных выше решений заключается в том, что в стеклянную сферу введены нанометровые поры с конусообразными входами с размещенными в каждой конусообразной части апконвертирующими наночастицами структуры ядро-оболочка, окруженными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, и два внешних источника возбуждения апконвертирующих наночастиц. Это позволило для формирования длины волны электромагнитного излучения, применяемого при сканировании поверхности стенок наноколодцев объекта диагностирования, использовать оптимальное сочетание нескольких преобразований электромагнитного излучения с учетом уровня проникновения и разрушительных свойств определенных длин волн, воздействующих на живые биологические объекты. Цепочка преобразований состоит из преобразования исходной длины волны расположенной в ближней инфракрасной области (в «окне прозрачности» биотканей) в локальное ультрафиолетовое, а ультрафиолетовое преобразовывается в стабильное излучение в видимом или среднем инфракрасном диапазонах. Эти преобразования выполняются в следующей последовательности: глубоко проникающим безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением (700-1100 нм) возбуждаются апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, которые, в свою очередь, генерируют локальное ультрафиолетовое излучение в ближнем диапазоне (300-400 нм), которым возбуждают только рядом расположенные вокруг их квантовые точки структуры ядро-оболочка, которые излучают стабильные длинны волн в видимом или среднем инфракрасном диапазоне (400-3000 нм), которым точечно облучают при перемещении телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента по координате Ζ боковые стенки наноколодцев на ранее не доступных для исследования глубинах, без повреждения ультрафиолетовым излучением живых биотканей. Для возбуждения апконвертирующих наночастиц введены первый и второй внешние источники возбуждения апконвертирующих наночастиц, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне, что позволяет снизить или исключить радиационную нагрузку цитотоксичного ультрафиолетового излучения на исследуемые живые биологические клеточные культуры. Введение апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка, возбуждаемых ближним инфракрасным светом, позволило увеличить глубину исследования наноколодцев до 4-7 мм за счет минимального поглощения большинством биомолекул ближнего инфракрасного света в диапазоне длин волн от 700-1100 нм в «окне прозрачности» биоткани, а использование двунаправленного встречного возбуждения апконвертирующих наночастиц позволило увеличить глубину исследования изогнутых (волнообразных) наноколодцев в два раза, до 8-14 мм и уменьшить эффекты фотоповреждения биоткани.The difference between the proposed technical solution and the solutions described above lies in the fact that nanometer pores with conical inlets with up-converting core-shell nanoparticles located in each cone-shaped part surrounded by quantum dots of the core-shell structure and two external excitation sources of up-converting nanoparticles are introduced into the glass sphere . This allowed us to use the optimal combination of several transformations of electromagnetic radiation, taking into account the level of penetration and the destructive properties of certain wavelengths affecting living biological objects, to generate the wavelength of electromagnetic radiation used when scanning the surface of the walls of the nanowells of the diagnostic object. The transformation chain consists of converting the original wavelength located in the near infrared region (in the “transparency window” of biological tissues) into local ultraviolet, and ultraviolet is converted into stable radiation in the visible or mid-infrared ranges. These transformations are carried out in the following sequence: near-infrared radiation (700-1100 nm) that is deeply penetrating and safe for biological tissues excites up-converting nanoparticles of the core-shell structure, which, in turn, generate local ultraviolet radiation in the near range (300-400 nm), which excite only adjacent quantum dots of the core-shell structure that emit stable wavelengths in the visible or mid-infrared range (400-3000 nm), which are irradiated pointwise when moving the telecontrolled nanocomposite emitting element along the coordinate координ the side walls of the nanowells to previously unavailable to study the depths, without damage by ultraviolet radiation of living biological tissues. To excite upconverting nanoparticles, the first and second external excitation sources of upconverting nanoparticles operating in the near infrared range were introduced, which allows reducing or eliminating the radiation load of cytotoxic ultraviolet radiation on the studied living biological cell cultures. The introduction of up-converting nanoparticles of the core-shell structure excited by near infrared light made it possible to increase the depth of research of nanowells to 4-7 mm due to the minimal absorption of near infrared light by most biomolecules in the wavelength range from 700-1100 nm in the transparency window of the biological tissue, and the use of Bidirectional counter-excitation of upconverting nanoparticles allowed to double the depth of study of curved (wave-like) nanowells to 8-14 mm and to reduce the effects of photodamage of biological tissue.

Техническим результатом является возможность при сканировании боковых стенок наноколодцев по координате Ζ, осуществлять возбуждение телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, генерирующего стимулирующий стабильный спектр электромагнитных волн в оптическом диапазоне, наиболее безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткань с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) точечного участка поверхности с координатами Χ,Υ объекта диагностирования на это стимулирующее воздействие.The technical result is the ability, when scanning the side walls of nanowells along the coordinate Ζ, to excite a telecontrolled nanocomposite emitting element that generates a stimulating stable spectrum of electromagnetic waves in the optical range, the safest near infrared radiation for biological tissues, which has the greatest penetration depth into biological tissue with simultaneous measurement of mechanical reaction ( modulus of elasticity) of a point surface area with the coordinates Χ, Υ of the diagnostic object on this stimulating effect.

Технический результат предложенного изобретения достигается совокупностью существенных признаков, а именно: сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий фиксированную магнитопрозрачную стеклянную сферу большего диаметра, размер которой превышает диаметр исследуемого наноколодца, и отделяемую магнитопрозрачную стеклянную сферу меньшего диаметра, размер которой меньше диаметра исследуемого наноколодца, двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной стеклянной сфере малого диаметра, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большего диаметра, из которых нанопоры большого диаметра заполнены магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка с одинаковым направлением ориентации полюсов, квантовые точки структуры ядро-оболочка с внешней стороны покрытые защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, синхронизированную с перемещаемой магнитопрозрачной зондирующей иглой С-образную синхронно-центрирующую скобу, на которой закреплены и направлены на магнитопрозрачную стеклянную сферу малого диаметра первый и второй внешние источники магнитного поля в виде первой и второй плоских микрокатушек, размещенных на оптомагнитопрозрачных подложках и соединенных с выходами первого и второго ЦАП, апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, диаметр которых меньше диаметра магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, но больше диаметра квантовых точек структуры ядро-оболочка, первый и второй источники возбуждения апконвертирующих наночастиц, закрепленные на противоположных сторонах С-образной синхронно-центрирующей скобы, и оптические оси которых направлены на магнитопрозрачные стеклянные сферы малого диаметра и большего диаметра, малые сквозные поры которых выполнены с конусообразными входами, по центру которых размещены апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, вокруг сферической поверхности полушария каждой из которых размещены квантовые точки структуры ядро-оболочка без выхода их оболочек за сферическую поверхность магнитопрозрачной стеклянной сферы.The technical result of the proposed invention is achieved by a combination of essential features, namely: a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, up-converting and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, including a fixed magneto-transparent glass sphere of larger diameter, the size of which exceeds the diameter of the studied nanowell, and a detachable magneto-transparent glass sphere of smaller diameter, the size of which is smaller than the diameter of the studied nanowell, a two-layer carbon nanotube, magnetically transparent cantilever with a probe needle, inserted into a carbon nanotube of small diameter, which is embedded in a larger diameter nanotube, the outer surface of which has small diameter containing through nanometer pores of small and large diameter, of which large diameter nanopores are filled with magnetic nanoparticles core-shell structures with the same direction of pole orientation, quantum dots of the core-shell structure on the outside coated with a protective opto-magnetically transparent polymer layer, synchronized with a movable magneto-transparent probe needle C-shaped synchronously-centering bracket, on which are fixed and directed to a magnetically transparent glass sphere of small diameter the first and second external sources of magnetic field in the form of the first and second flat microcoils placed on optically magnetically transparent substrates and connected to the outputs of the first and second DACs, up-converting core-shell nanoparticles, the diameter of which is smaller than the diameter of the magnetic nanoparticles of the core-shell structure, but larger than the diameter of quantum points of the core-shell structure, the first and second sources of excitation of the converting nanoparticles, mounted on opposite sides of the C-shaped synchronously centering staples, and whose optical axes are directed to magnetically transparent glass spheres of small d a diameter and a larger diameter, small through pores of which are made with cone-shaped entrances, in the center of which are located converting nanoparticles of the core-shell structure, around the spherical surface of the hemisphere of each of which quantum dots of the core-shell structure are placed without their shells leaving the spherical surface of the magnetically transparent glass sphere.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлен сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка. На фиг. 2 представлен выносной элемент А (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе, поясняющий конструкцию сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка. На фиг. 3 представлен выносной элемент А (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе в период автономного функционирования отделяемого телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.The invention is illustrated in FIG. 1, which presents a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, up-converting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. In FIG. Figure 2 shows an extension element A (10: 1) on an enlarged scale and in section, illustrating the construction of a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, up-converting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. In FIG. Figure 3 shows the extension element A (10: 1) on an enlarged scale and in the context during the autonomous operation of a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element of a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, inverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure .

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка фиг. 1, включает магнитопрозрачный кантилевер 1, соединенный с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, с жестко закрепленной на ней магнитопрозрачной стеклянной сферой 3 большего диаметра со сквозными нанометровыми порами 4 малого диаметра с конусообразными входами, заполненными апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, двухслойную углеродную нанотрубку 7, состоящую из вложенной одна в другую внутреннюю углеродную нанотрубку малого диаметра 8, и внешнюю углеродную нанотрубку большего диаметра 9, отделяемую магнитопрозрачную стеклянную сферу 10 меньшего диаметра со сквозными нанометровыми порами 4 малого диаметра с конусообразными входами, заполненными апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, сквозные нанометровые поры 11 большого диаметра, заполненные магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка, первую плоскую 13 микрокатушку, вторую плоскую 14 микрокатушку, первый цифро-аналоговой преобразователь (ЦАП) 15, второй цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 16, первый внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 17, второй внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 18, С-образную синхронно-центрирующую магнитопрозрачную скобу 19. Также, на фиг. 1 представлена оптомагнитопрозрачная подложка 20 с размещенным на ней диагностируемым объектом 21, содержащим наноколодцы, заполненные жидкостью, в момент соприкосновения верхней части наноколодца с магнитопрозрачной стеклянной сферой 3 большего диаметра. Элементы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12 приведены в увеличенном масштабе на фиг. 2. Элементы 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9,10, 12, 20, 21 приведены на фиг. 3.A scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, up-converting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure of FIG. 1 includes a magnetically transparent cantilever 1 connected to a magnetically transparent probing needle 2, with a magnetically transparent glass sphere 3 of larger diameter rigidly fixed thereon with through nanometer pores 4 of small diameter with cone-shaped inputs filled with inverting nanoparticles 5 of the core-shell structure and quantum dots 6 -the shell, a two-layer carbon nanotube 7, consisting of an inner carbon nanotube of small diameter 8 inserted into one another, and an external carbon nanotube of a larger diameter 9, a detachable magneto-transparent glass sphere 10 of a smaller diameter with through nanometer pores 4 of a small diameter with conical inlets filled with nanoconverts 5 core-shell structures and quantum dots 6 core-shell structures, through nanometer pores 11 of large diameter, filled with magnetic nanoparticles 12 core-shell structures, first flat 13 microcoil, second flat 14 microcoil , the first digital-to-analog converter (DAC) 15, the second digital-to-analog converter (DAC) 16, the first external excitation source of the converting nanoparticles 17, the second external excitation source of the converting nanoparticles 18, the C-shaped synchronously centering magneto-transparent bracket 19. Also, on FIG. 1 shows an opto-magnetically transparent substrate 20 with a diagnosed object 21 placed on it, containing nanowells filled with liquid, at the moment of contact of the upper part of the nanowell with a magnetically transparent glass sphere 3 of larger diameter. Elements 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12 are shown on an enlarged scale in FIG. 2. Elements 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9,10, 12, 20, 21 are shown in FIG. 3.

С помощью С-образной синхронно-центрирующей скобы 19, осуществляется синхронное перемещение кантилевера 1 с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 по координатам Χ, Y и первой плоской микрокатушки 13 синхронно со второй плоской микрокатушкой 14, которые жестко закреплены и выставлены параллельно друг другу с юстировкой их центров по одной оси, проходящей через центр магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 большего диаметра и магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра. Первый 17 и второй 18 источники возбуждения апконвертирующих наночастиц закреплены на противоположных сторонах С-образной синхронно-центрирующей скобы 19 с направлением их оптических осей на центр магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра для возбуждения апконвертирующих наночастиц 5, структуры ядро-оболочка которые в свою очередь возбуждают квантовые точки структуры ядро-оболочка перемещаемые с помощью магнитного поля в исследуемой зоне по координате Z.Using the C-shaped synchronously-centering bracket 19, the cantilever 1 is synchronously moved with the magnetically transparent probe needle 2 along the Χ, Y coordinates and the first flat micro coil 13 synchronously with the second flat micro coil 14, which are rigidly fixed and aligned parallel to each other with the alignment of their centers along one axis passing through the center of the magnetically transparent glass sphere 3 of larger diameter and the magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter. The first 17 and second 18 sources of excitation of the converting nanoparticles are fixed on opposite sides of the C-shaped synchronously centering bracket 19 with the direction of their optical axes to the center of the magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter to excite the converting nanoparticles 5, the core-shell structures which in turn excite quantum points of the core-shell structure moved by means of a magnetic field in the studied zone along the Z coordinate.

Первый внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 17 осуществляет возбуждение апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, расположенных в верхней полусфере отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра. Второй внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 18 осуществляет возбуждение апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, расположенных на нижней полусфере отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 меньшего диаметра. Для возбуждения апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка могут быть использованы лазерные диоды с гауссовым профилем распределения интенсивности пучка (одномодовые лазерные диоды) и длиной волны, например, 975 нм с плотностью мощности излучения допустимой для безопасной работы с живой биотканью (in vivo).The first external source of excitation of the converting nanoparticles 17 excites the converting nanoparticles 5 of the core-shell structure located in the upper hemisphere of the detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter. The second external source of excitation of the converting nanoparticles 18 excites the converting nanoparticles 5 of the core-shell structure located on the lower hemisphere of the detachable magnetically transparent glass sphere 10 of smaller diameter. To excite up-converting nanoparticles of the core-shell structure, laser diodes with a Gaussian beam intensity distribution profile (single-mode laser diodes) and a wavelength of, for example, 975 nm with a radiation power density acceptable for safe operation with living biological tissue (in vivo) can be used.

В зависимости от программы исследований и для определения электрических реакций на определенной глубине погружения, временныеDepending on the research program and for determining electrical reactions at a specific immersion depth, temporary

комбинации импульсов возбуждений с длиной волны λ1, воздействующие на апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, расположенные в верхней или в нижней полусфере, могут генерироваться первым и вторым внешними источниками возбуждения апконвертирующих наночастиц 17 и 18 одновременно или раздельно, по мере перемещения отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 меньшего диаметра по наноколодцу, сканируя его боковую стенку длинной волны λ2.combinations of excitation pulses with a wavelength of λ 1 affecting the converting nanoparticles of the core-shell structure located in the upper or lower hemisphere can be generated by the first and second external excitation sources of the converting nanoparticles 17 and 18 simultaneously or separately, as the detachable magnetically transparent glass sphere moves 10 of smaller diameter along the nanowell, scanning its side wall of a long wave λ 2 .

Элементы 1, 2, 3, 10, 19 выполнены магнитопрозрачными, что достигается отсутствием в их структурах ферромагнитных примесей. Сквозные нанометровые поры малого 4 диаметра с конусообразными входами заполнены апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка. Сквозные нанометровые поры большого 11 диаметра заполнены магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка. Ядро каждой магнитной наночастицы 12 структуры ядро-оболочка состоит из магнитожесткого материала, а внешняя оболочка сформирована из магнитомягкого материала. Дистанционное управление траекторией и скоростью реверсивного перемещения отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра по наноколодцу объекта диагностирования 21 осуществляется за счет взаимодействия постоянного магнитного поля магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка с изменяющимся (по величине и вектору направления) магнитным полем, создаваемым первой плоской 13 и второй плоской 14 микрокатушками, состоящими из одного или нескольких спиралевидных витков, выводы которых соединены соответственно с выходами первого ЦАП 15 и второго ЦАП 16. Тип используемых первого ЦАП 15 и второго ЦАП 16 (их разрядность и быстродействие) определяется диапазоном проводимых диагностических исследований.Elements 1, 2, 3, 10, 19 are made magnetically transparent, which is achieved by the absence of ferromagnetic impurities in their structures. Through nanometer pores of small 4 diameters with cone-shaped inlets are filled with up-converting nanoparticles 5 of the core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure. The through nanometer pores of large diameter 11 are filled with magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure. The core of each magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure consists of a magnetically rigid material, and the outer shell is formed of a soft magnetic material. Remote control of the trajectory and speed of the reverse movement of the detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter along the nanowell of the diagnostic object 21 is carried out due to the interaction of the constant magnetic field of magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure with a changing (in magnitude and direction vector) magnetic field created by the first plane 13 and the second flat 14 micro-coils, consisting of one or more spiral-shaped turns, the terminals of which are connected respectively to the outputs of the first DAC 15 and the second DAC 16. The type of the first DAC 15 and the second DAC 16 (their capacity and speed) is determined by the range of diagnostic tests.

Отделяемая магнитопрозрачная стеклянная сфера 10 малого диаметра соединена с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 через двухслойную углеродную нанотрубку 7 структуры типа «русская матрешка» (russian dolls), представляющую совокупность коаксиально вложенных друг в друга однослойных углеродных нанотрубок 8 и 9 с расстоянием между соседними графитовыми слоями (межтрубочное расстояние), близким к величине (приближенно равным) 0,34 нм, при котором силы Ван-дер-Ваальса минимальны. Вложенные одна в другую однослойные углеродные нанотрубоки 8, 9 образуют наноподшипник скольжения для перемещения отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра по магнитопрозрачной зондирующей 2 игле с минимальным трением. Внутренняя поверхность вложенной углеродной нанотрубки малого диаметра 8 соединена с поверхностью магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, а внешняя поверхность внешней углеродной нанотрубки большего диаметра 9 продета и закреплена в одной из сквозных нанометровых пор малого диаметра 4 с конусообразными входами отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10, покрытой защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем.A detachable magneto-transparent glass sphere 10 of small diameter is connected to the magneto-transparent probing needle 2 through a two-layer carbon nanotube 7 of the Russian dolls type, representing a set of single-layer carbon nanotubes 8 and 9 coaxially inserted into each other with the distance between adjacent graphite layers (between distance), close to (approximately equal) 0.34 nm, at which the van der Waals forces are minimal. Single-walled single-walled carbon nanotubes 8, 9 inserted into one another form a sliding nanobearing for moving a detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter along a magnetically transparent probe 2 needle with minimal friction. The inner surface of the embedded carbon nanotube of small diameter 8 is connected to the surface of the magnetically transparent probing needle 2, and the outer surface of the outer carbon nanotube of larger diameter 9 is threaded and fixed in one of the through nanometer pores of small diameter 4 with conical inlets of a detachable magnetically transparent glass sphere 10 covered with a protective optically magnetically transparent polymer layer.

Минимальный диаметр отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра определяется минимальным количеством легированных в нее апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, максимальным количеством размещаемых в чашах конусообразных входов вокруг апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка и минимальным количеством магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка, образующих в совокупности телеуправляемый нанокомпозитный излучающий элемент, параметры электромагнитного излучения которого определяются классом диагностируемого объекта 21.The minimum diameter of a detachable magneto-transparent glass sphere 10 of small diameter is determined by the minimum number of upconverting nanoparticles 5 of the core-shell structure doped into it, the maximum number of cone-shaped entrances around the upconverting nanoparticles 5 of the core-shell structure, quantum dots 6 of the core-shell structure and the minimum number of magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure, which together form a telecontrolled nanocomposite emitting element, the electromagnetic radiation parameters of which are determined by the class of diagnosed object 21.

Для правильного размещения определенных наночастиц в определенных нанапорах излучательного элемента допусковые отклонения диаметров нанопор должны соответствовать допусковому отклонению диаметров магнитных наночастиц или апконвертирующих наночастиц, или квантовых точек структуры ядро-оболочка. Выполнение таких условий необходимо для корректного программирования излучающего элемента (т.е. каждая сферическая наночастица определенного класса должна войти только в нанопору своего класса, но не может войти в соседнею нанопору меньшего диаметра, для погружения в которую предназначена другая сферическая наночастица меньшего диаметра следующего класса) методом последовательного погружения стеклянной сферы с множеством сформированных нанопор в коллоидные растворы разных классов с последовательно уменьшающимся диаметром наночастиц.For proper placement of certain nanoparticles in certain nanopores of a radiating element, the tolerance deviations of the diameters of nanopores must correspond to the tolerance deviation of the diameters of magnetic nanoparticles or up-converting nanoparticles, or quantum dots of the core-shell structure. The fulfillment of such conditions is necessary for the correct programming of the emitting element (i.e., each spherical nanoparticle of a certain class must enter only the nanopore of its class, but cannot enter the adjacent nanopore of a smaller diameter, for which another spherical nanoparticle of a smaller diameter of the next class is intended to be immersed) by the method of successive immersion of a glass sphere with many formed nanopores in colloidal solutions of different classes with a successively decreasing diameter of nanoparticles.

Квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка расположены на малом расстоянии вокруг каждой апконвертирующей наночастицы 5 структуры ядро-оболочка для выполнения резонансной безызлучательной передачи энергии по ферстеровскому механизму (FRET, Forster Resonance Energy Transfer), т.к. эффективность FRET обратно пропорциональна шестой степени расстояния между ними. Кроме того, линии фотолюминесценции апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка находятся в полосе поглощения квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка.Quantum dots 6 of the core-shell structure are located at a small distance around each up-converting nanoparticle 5 of the core-shell structure to perform resonant non-radiative energy transfer via the Forster mechanism (FRET, Forster Resonance Energy Transfer), because FRET efficiency is inversely proportional to the sixth power of the distance between them. In addition, the photoluminescence lines of upconverting nanoparticles 5 of the core-shell structure are in the absorption band of quantum dots 6 of the core-shell structure.

Стрелками указываются направления возбуждающего λ1 ближнего инфракрасного излучения и преобразованного λ2 по длине волны излучения, где λ1 - длины волн внешних электромагнитных излучений для возбуждения апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, вызывающих флуоресценцию рядом расположенных квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка, λ2 - длина волны флуоресценции квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка. Стрелками с символом

Figure 00000001
и
Figure 00000002
(первый и второй векторы магнитной индукции) показано направление магнитных силовых линий внешних магнитных полей, создаваемых первой плоской 13 и второй плоской 14 микрокатушками. Внешнее магнитное поле осуществляет притяжение или отталкивание магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка, закрепленных в корпусе отделяемой магнотопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра, которая в свою очередь перемещает закрепленные в ней апконвертирующие наночастицы 5 структуры ядро-оболочка и квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка, при взаимодействии разнополярных или однополярных магнитных полей. Двунаправленной стрелкой с символом ΔΖ показан примерный диапазон сканирования боковых стенок наноколодцев по координате Ζ объекта диагностирования 21. Размер диаметра отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра должен быть меньше наименьшего сужения диаметра наноколодца для свободного перемещения по нему, а диаметр стеклянной фиксированной сферы 3 большего диаметра должен быть больше наибольшего диаметра устья исследуемого наноколодца для исключения ошибок при проведении измерения модуля Юнга.The arrows indicate the directions of the exciting near-infrared radiation λ 1 and the converted λ 2 along the radiation wavelength, where λ 1 is the wavelength of external electromagnetic radiation for excitation of the converting nanoparticles 5 of the core-shell structure, causing fluorescence of adjacent quantum dots 6 of the core-shell structure, λ 2 - fluorescence wavelength of quantum dots 6 of the core-shell structure. Arrows with a symbol
Figure 00000001
and
Figure 00000002
(first and second magnetic induction vectors) shows the direction of the magnetic lines of force of the external magnetic fields generated by the first flat 13 and second flat 14 microcoils. An external magnetic field attracts or repels magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure, mounted in the housing of a detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter, which in turn moves the inverting nanoparticles 5 of the core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure attached to it, in the interaction of bipolar or unipolar magnetic fields. The bidirectional arrow with the ΔΖ symbol shows the approximate scanning range of the side walls of the nanowells along the coordinate Ζ of the diagnostic object 21. The diameter of the detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter should be less than the smallest narrowing of the diameter of the nanowell for free movement along it, and the diameter of the glass fixed sphere 3 of larger diameter should be larger than the largest diameter of the mouth of the investigated nanowell to eliminate errors during the measurement of Young's modulus.

Для реализации изобретения могут быть использованы, например, известные технологии изготовления апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка, повышающие конверсионные свойства композиции, имеющие кубическую структуру (α) или гексагональную структуру (β), композиции α-NaYF4: Yb, Er @ CaF2. Рекомендуемый размер ядра - от 2 до 80 нм, а оболочка - толщиной от 2 до 40 нм. В качестве оболочки могут быть использованы другие материалы, улучшающие преобразовательные функции наночастиц, включающие в себя NaYF4 (α или β), CaF2, LiYF4, NaGdF4, NaScF4, NaYbF4, NaLaF4, LaF3, GdF3, GdOF, La2O3, Lu2O3, Y2O3, Y2O2S, YbF3, YF3, KYF4, KGdF4, BaYF5, BaGdF5, NaLuF4, KLuF4 и BaLuF5, но не ограничиваться ими. Сочетание компонентов и процентное содержание определяет интенсивность излучения тех или иных пиков в оптическом диапазоне от ультрафиолетового до красной области спектра, генерируемых апконвертирующими наночастицами [3].For the implementation of the invention can be used, for example, well-known manufacturing techniques of up-converting nanoparticles of the core-shell structure, increasing the conversion properties of the composition having a cubic structure (α) or hexagonal structure (β), compositions α-NaYF 4 : Yb, Er @ CaF 2 . The recommended core size is from 2 to 80 nm, and the shell is from 2 to 40 nm thick. Other materials that improve the conversion functions of nanoparticles, including NaYF 4 (α or β), CaF 2 , LiYF 4 , NaGdF 4 , NaScF 4 , NaYbF 4 , NaLaF 4 , LaF 3 , GdF 3 , GdOF, can be used as a shell , La 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Y 2 O 3 , Y 2 O 2 S, YbF 3 , YF 3 , KYF 4 , KGdF 4 , BaYF 5 , BaGdF 5 , NaLuF 4 , KLuF 4 and BaLuF 5 , but not limited to them. The combination of components and the percentage determines the radiation intensity of certain peaks in the optical range from the ultraviolet to the red region of the spectrum generated by upconverting nanoparticles [3].

В качестве дополнительной оболочки при синтезе апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка также может быть использован диоксид титана TiO2, который наносится на ядро апконвертирующей наночастицы (TiO2 coated NaYF4:Yb,Tm @ SiO2), в зависимости от процентного сочетания компонентов длина волны излучения может находиться в диапазоне от 330 нм до 675 нм [4].As an additional shell in the synthesis of up-converting nanoparticles of the core-shell structure, titanium dioxide TiO 2 can also be used, which is deposited on the core of the up-converting nanoparticle (TiO 2 coated NaYF 4 : Yb, Tm @ SiO 2 ), depending on the percentage combination of components wavelength radiation can be in the range from 330 nm to 675 nm [4].

Так же, для получения апконвертирующих наночастиц может быть использован известный способ синтеза биосовместимых апконвертирующих наночастиц α-NaYF4: Yb, Tm @ CaF2 в одном реакционном сосуде (в трехгорлой реакционной колбе) [5], [6].Also, to obtain up-converting nanoparticles, a known method for the synthesis of biocompatible up-converting nanoparticles of α-NaYF 4 : Yb, Tm @ CaF 2 in one reaction vessel (in a three-necked reaction flask) can be used [5], [6].

Кроме того, для реализации изобретения могут быть применены известные апконвертирующие наночастицы NaYF4:Yb3+,Tm3+, обладающие антистоксовой люминисценцией в ультрафиолетовой и синей области спектра, исключающие радиационную нагрузку цитотоксичного ультрафиолетового излучения на клеточные культуры, используемые при создании тканеинженерных конструкций [7].In addition, the well-known up-converting NaYF 4 nanoparticles: Yb 3+ , Tm 3+ , possessing anti-Stokes luminescence in the ultraviolet and blue spectral regions, eliminating the radiation load of cytotoxic ultraviolet radiation on cell cultures used to create tissue-engineering structures, can be used to implement the invention [7 ].

Использование квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка обусловлено возможностью генерирования ими стабильных длин волн, (длина волны определяется величиной диаметра квантовой точки), отработанной технологией изготовления и получения стабильного легко программируемого спектра электромагнитного излучения в оптическом диапазоне. Ядро каждой квантовой точки 6 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 каждой квантовой точки 6 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 [8].The use of quantum dots 6 of the core-shell structure is due to the possibility of generating stable wavelengths, (the wavelength is determined by the diameter of the quantum dot), a well-established manufacturing technology and obtaining a stable easily programmable spectrum of electromagnetic radiation in the optical range. The core of each quantum dot 6 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, but not limited to them. The shell of each quantum dot 6 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 [8].

Ферромагнитное ядро магнитной наночастицы 12 структуры ядро-оболочка может, например, включать, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из Fe, Со, Ni, FeOFe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3, MnBi, MnSb, MnOFe2O3, CrO2, MnAs, SmCo, FePt или их комбинации, но не ограничивается ими. Размер ядра одной магнитной наночастицы 12 структуры ядро-оболочка может варьироваться от 3 нм до 20 нм. Внешняя оболочка (окружающая магнитный сердечник) магнитной наночастицы 12 структуры ядро-оболочка сформирована из магнитомягкого или суперпарамагнитного материала, например, может включать, по меньшей мере, один материал, выбранный из групп, состоящих из Fe3O4, FeO, CoFe2O4, MnFe2O4, NiFe2O4, ZnMnFe2O4, или их комбинации, но не ограничивается ими. Внешняя оболочка может иметь толщину в диапазоне от 0,5 нм до 3 нм. Внешняя оболочка защищает ядро от окисления и повышает магнитные свойства магнитной наночастицы 12 структуры ядро-оболочка и может покрываться дополнительной биосовместимой оболочкой, что, в свою очередь, защищает исследуемый биологический диагностируемый объект 21 при частичном повреждении общей защитной оболочки отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра. Для осуществления изобретения могут быть использованы, например, известные технологии изготовления магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка [9, 10, 11].The ferromagnetic core of the magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure may, for example, include at least one material selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, FeOFe 2 O 3 , NiOFe 2 O 3 , CuOFe 2 O 3 , MgOFe 2 O 3 , MnBi, MnSb, MnOFe 2 O 3 , CrO 2 , MnAs, SmCo, FePt, or combinations thereof, but not limited to. The core size of one magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure can vary from 3 nm to 20 nm. The outer shell (surrounding the magnetic core) of the magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure is formed from a soft magnetic or superparamagnetic material, for example, may include at least one material selected from the groups consisting of Fe 3 O 4 , FeO, CoFe 2 O 4 , MnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , ZnMnFe 2 O 4 , or combinations thereof, but not limited to. The outer shell may have a thickness in the range from 0.5 nm to 3 nm. The outer shell protects the core from oxidation and increases the magnetic properties of the magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure and can be covered with an additional biocompatible shell, which, in turn, protects the studied biological diagnosed object 21 with partial damage to the general protective shell of the detached magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter. For the implementation of the invention can be used, for example, well-known manufacturing techniques of magnetic nanoparticles of the core-shell structure [9, 10, 11].

Изготовление излучающего элемента осуществляется легированием отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка, апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка. Легирование отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра выполняется за счет последовательного проникновения магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка в сквозные нанометровые поры 11 большого диаметра, затем проникновения апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка в оставшиеся не заполненными сквозные нанометровые поры малого 4 диаметра с конусообразными входами и заполнение оставшихся пустот в конусообразных входах вокруг апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка кватовыми точками 6 структуры ядро-оболочка. Например, 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 [8].The manufacture of the emitting element is carried out by doping a detachable magneto-transparent glass sphere 10 of small diameter with magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure, up-converting nanoparticles of 5 core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure. The detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter is doped by sequential penetration of magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure into the through nanometer pores 11 of large diameter, then by the penetration of the inverting nanoparticles 5 of the core-shell structure into the remaining unfilled through nanometer pores of small 4 diameters with cone-shaped inputs and filling the remaining voids in the cone-shaped inlets around the upconverting nanoparticles 5 of the core-shell structure with quat points 6 of the core-shell structure. For example, by immersing an element of glass with nanometer pores in a solution of two or more quantum dots, followed by drying in air and filling the voids remaining between the quantum dots with resin [8].

Вершина магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 может быть реализована, например, по известной технологии выращивания металлических зондов для атомно-силовых микроскопов из нанопроволки [12].The top of the magnetically transparent probe needle 2 can be realized, for example, by the known technology of growing metal probes for atomic force microscopes from a nanowire [12].

Многослойная углеродная нанотрубка 7, состоящая из однослойной нанотрубки 8 малого диаметра вложенной в однослойную нанотрубку большего диаметра 9 (в совокупности, используемые в качестве наноподшипника скольжения), может быть соединена с магнитопрозрачной зондирующей иглой при помощи атомно-силового микроскопа или изготовлена выращиванием на магнитопрозрачной зондирующей игле 2 при помощи известной технологии выращивания многослойной углеродной нанотрубки (используемой в качестве наноподшипника) непосредственно на оси вращения ротора НЭМС (нано электромеханической системы) электродвигателя или гироскопа с наружным диаметром внешней углеродной нанотрубки от 10 нм [13].A multilayer carbon nanotube 7, consisting of a single-layer nanotube 8 of a small diameter embedded in a single-layer nanotube of a larger diameter 9 (collectively used as a sliding nanoparticle), can be connected to a magnetically transparent probe using an atomic force microscope or made by growing on a magnetically transparent probe 2 using the well-known technology for growing a multilayer carbon nanotube (used as a nanoship) directly on the axis of rotation of the rotor of a NEMS (nano-electromechanical system) electric motor or gyroscope with an outer diameter of an external carbon nanotube from 10 nm [13].

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицими структуры ядро-оболочка работает следующим образом: магнитопрозрачный кантилевер 1 с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 с жестко закрепленной на ней магнитопрозрачной стеклянной сферой 3 подводится к объекту диагностирования 21, расположенному на оптомагнитопрозрачной подложке 20, и надавливает на поверхность у входа в устье наноколодца объекта диагностирования 21 (фиг. 2), получая данные об упругих свойствах (механических характеристиках) элемента объекта диагностирования 21, до включения и после включения первого внешнего источника возбуждения апконвертирующих наночастиц 17, работающего в ближнем инфракрасном диапазоне с длиной волны λ1. В результате апконвертирующие наночастицы 5 структуры ядро-оболочка после возбуждения генерируют энергию в ультрафиолетовом диапазоне и возбуждают расположенные вокруг их квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка, которые, в свою очередь, направляют свое излучение в оптическом диапазоне на поверхность стенки наноколодца диагностируемого объекта 21 с длинной волны λ2.The scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure works as follows: a magnetically transparent cantilever 1 with a magnetically transparent probe 2 with a magnetically transparent glass sphere fixed to it 3 21 located on an opto-magnetically transparent substrate 20 and presses on the surface at the entrance to the mouth of the nanowell of the diagnostic object 21 (Fig. 2), obtaining data on the elastic properties (mechanical characteristics) of the element of the diagnostic object 21, before and after the first external excitation source of the converting nanoparticles 17 operating in the near infrared with a wavelength of λ 1 . As a result, the up-converting nanoparticles 5 of the core-shell structure after excitation generate energy in the ultraviolet range and excite the quantum dots of the core-shell structure located around their quantum dots 6, which, in turn, direct their radiation in the optical range to the surface of the nanoscale wall of the diagnosed object 21 with a long waves λ 2 .

Одновременно на вход первого ЦАП 15 подается двоичный код, который, в зависимости от выбранной программы исследований, определяет форму и частоту повторения электрического сигнала, поступающего на обмотку первой плоской 13 микрокатушки, создающей внешнее управляющее магнитное поле (

Figure 00000001
), направленное на центр перемещаемой по координате Ζ отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра. Магнитные полюса всех магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка постоянно ориентированы параллельно магнитопрозрачной зондирующей игле 2 и в совокупности образуют структуру со свойствами постоянного магнита.At the same time, a binary code is supplied to the input of the first DAC 15, which, depending on the chosen research program, determines the shape and repetition rate of the electric signal fed to the winding of the first flat 13 microcoil, which creates an external control magnetic field (
Figure 00000001
) directed to the center of the detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter moved along the coordinate Ζ. The magnetic poles of all magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure are constantly oriented parallel to the magnetically transparent probe needle 2 and together form a structure with the properties of a permanent magnet.

Под действием электрических управляющих сигналов с выхода первого ЦАП 15 и второго ЦАП 16 (например, чередующихся импульсов с положительной и отрицательной полярностью, различной амплитудой и длительностью) первая плоская 13 микрокатушка и вторая 14 плоская микрокатушка создают внешнее магнитное поле с той или иной величиной и направлением магнитных силовых линий. При взаимодействии постоянного магнитного поля, создаваемого магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка, расположенными в отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сфере 10 малого диаметра с переменным магнитным полем, создаваемым первой 13 и второй 14 плоскими микрокатушками, в диапазоне ΔΖ, происходит последовательное перемещение отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра с квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, возбуждаемыми апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка вниз или вверх по координате Ζ параллельно сканируемой боковой стенки наноколодца объекта диагностирования 21. При диагностировании глубоких наноколодцев, глубина которых больше длины магнитопрозрачной зондирующей иглы (возможно в десятки раз), на вход второго ЦАП 16 подается код, который увеличивает ток, проходящий по обмотке второй плоской микрокатушки 14, которая, в свою очередь, увеличивает силу притяжения магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка, размещенных в отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сфере 10 малого диаметра. В результате, отделяемая магнитопрозрачная стеклянная сфера 10 малого диаметра соскальзывает с магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 и начинает погружаться на дно наноколодца (фиг. 3) одного из элементов объекта диагностирования 21. Возбуждение апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка на больших глубинах осуществляется с помощью второго внешнего источника возбуждения апконвертирующих наночастиц 18, излучение которого направлено встречно излучению первого 17 для равномерного распределения уровня сигнала с длинной волны λ1 на всем пути реверсивного перемещения нанокомпозитного излучающего элемента в диапазоне ΔΖ при сканировании искривленных или волнообразных наноколодцев. Скорость сканирования стенок наноколодца определяется скоростью изменения двоичного кода, поступающего на вход первого ЦАП 15 и второго 16 ЦАП. В режиме «погружение» (фиг. 3) первая плоская микрокатушка 13 создает поле

Figure 00000001
и осуществляет функции торможения или подталкивания магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра (в зависимости от полярности сигналов подаваемых на первую микрокатушку 13, она создает магнитное поле, которое притягивает или отталкивает магнитные наночастицы 12 структуры ядро-оболочка, расположенные в магнитопрозрачной стеклянной сфере 10 малого диаметра), а вторая микрокатушка 14 осуществляет функции стаскивания отделяемой магнитопрозрачной стеклянной сферы 10 малого диаметра с магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, при выполнении условия
Figure 00000003
. При обратном сканировании (в режиме «всплытие») соотношение величин
Figure 00000004
и
Figure 00000005
меняются местами (
Figure 00000003
). И отделяемая магнитопрозрачная стеклянная сфера 10 малого диаметра, пристыковавшись, занимает исходное положение на вершине магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, (если по программе исследований требуется ее возвращение). После этого осуществляется переход к исследованию следующего наноколодца.Under the influence of electrical control signals from the output of the first DAC 15 and the second DAC 16 (for example, alternating pulses with positive and negative polarity, different amplitude and duration), the first flat 13 microcoil and the second 14 flat microcoil create an external magnetic field with one or another magnitude and direction magnetic lines of force. In the interaction of a constant magnetic field created by magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure located in a detachable magneto-transparent glass sphere 10 of small diameter with an alternating magnetic field created by the first 13 and second 14 flat microcoils, in the ΔΖ range, the detachable magneto-transparent glass sphere 10 moves sequentially small diameter with quantum dots 6 of the core-shell structure excited by up-converting nanoparticles of 5 core-shell structure down or up along the coordinate Ζ of the parallel-scanned side wall of the nanowell of the diagnostic object 21. When diagnosing deep nanowells, the depth of which is greater than the length of the magnetically transparent probe needle (maybe tens times), a code is supplied to the input of the second DAC 16, which increases the current passing through the winding of the second flat microcoil 14, which, in turn, increases the attractive force of magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure placed in a detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter. As a result, a detachable magneto-transparent glass sphere 10 of small diameter slides off the magneto-transparent probe needle 2 and begins to sink to the bottom of the nanowell (Fig. 3) of one of the elements of the diagnostic object 21. The core-shell structure of the converting nanoparticles 5 is excited at great depths using a second external the excitation source of the converting nanoparticles 18, the radiation of which is directed counter to the radiation of the first 17 for uniform distribution of the signal level with a wavelength of λ 1 along the entire path of the reverse movement of the nanocomposite emitting element in the ΔΖ range when scanning curved or wave-like nanowells. The scanning speed of the walls of the nanowell is determined by the rate of change of the binary code fed to the input of the first DAC 15 and the second 16 DAC. In the "immersion" mode (Fig. 3), the first flat micro coil 13 creates a field
Figure 00000001
and performs the functions of braking or pushing the magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter (depending on the polarity of the signals supplied to the first microcoil 13, it creates a magnetic field that attracts or repels magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure located in the magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter) and the second microcoil 14 performs the functions of pulling off a detachable magnetically transparent glass sphere 10 of small diameter from a magnetically transparent probe needle 2, under the condition
Figure 00000003
. During reverse scanning (in the “ascent” mode), the ratio of values
Figure 00000004
and
Figure 00000005
swap (
Figure 00000003
) And the detachable magneto-transparent glass sphere 10 of small diameter, having docked, occupies the initial position on top of the magneto-transparent probing needle 2 (if the research program requires its return). After this, the transition to the study of the next nanowell is carried out.

Предложенная конструкция сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, также обеспечивает при сканировании поверхности объекта диагностирования атомно-силовым микроскопом возможность осуществления съема топологического распределения величины модуля Юнга (модуля упругости) на поверхности объекта диагностирования, в зависимости от стимулирующего воздействия стабильным спектром электромагнитного излучения на каждый наноколодец с координатами Χ, Y, непосредственно расположенный под вершиной магнотопрозрачной иглы, и получить дополнительную информацию при сканировании по координате Ζ наноколодцев, глубинны которых в десятки раз больше длины магнитопрозрачной зондирующей иглы. Возможность осуществления возбуждения отделяемого телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, состоящего из квантовых точек, апконвертирующих и магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, наиболее безопасным ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткани при сканировании боковых стенок наноколодцев, диагностируемых биологических объектов, позволило исследовать живые наноструктуры на глубинах в десятки раз больших длины магнитопрозрачной зондирующей иглы, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.The proposed design of a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, inverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure also provides the ability to measure the topological distribution of the Young's modulus (elastic modulus) when scanning the surface of an object to be diagnosed with an atomic force microscope. ) on the surface of the object to be diagnosed, depending on the stimulating effect of a stable spectrum of electromagnetic radiation on each nanowell with coordinates непосредственно, Y located directly below the tip of the magnetically transparent needle, and to obtain additional information when scanning along the coordinate Ζ of nanowells, the depths of which are tens of times greater than the length of the magnetically transparent probe needle. The possibility of exciting a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element, consisting of quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, the safest near infrared radiation, which has the greatest penetration depth into biological tissues when scanning the side walls of nanowells diagnosed by biological objects, has made it possible to study living nanostructures on depths ten times greater than the length of the magnetically transparent probe needle, which previously was not possible with known probes.

Источники информацииSources of information

1. Патент RU 2615708 С1, 07.04.2017, G01Q 60/24,. B82Y 35/00, СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С НАНОКОМПОЗИТНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ, ЛЕГИРОВАННЫМ КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ И МАГНИТНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Линьков Ю.В., Линьков П.В.1. Patent RU 2615708 C1, 04/07/2017, G01Q 60/24 ,. B82Y 35/00, SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE KEYFOR STRUCTURE. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Linkov Yu.V., Linkov P.V.

2. Патент RU 2681258 С1, 05.03.2019, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С РАЗДЕЛЯЕМЫМ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМЫМ НАНОКОМПОЗИТНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ, ЛЕГИРОВАННЫМ КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ И МАГНИТНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ структуры ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Линьков Ю.В., Линьков П.В.2. Patent RU 2681258 C1, 03/05/2019, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, SCANNING PROBE OF AN ATOM POWER MICROSCOPE WITH SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPHANIUM ANOMOMIDE / Linkov V.A., Linkov Yu.V., Linkov P.V.

3. Patent №US 9956426 В2 Date of Patent: May 1, 2018, UPCONVERTING NANOP ARTICLES.3. Patent No.US 9956426 B2 Date of Patent: May 1, 2018, UPCONVERTING NANOP ARTICLES.

4. Patent Application Publication Pub. No.: US 20170000887 A1, Pub. Date: Jan. 5, 2017, UNIFORM CORE-SHELL TIO2 COATED UPCONVERSION NANOP ARTICLES AND USE THEREOF.4. Patent Application Publication Pub. No .: US 20170000887 A1, Pub. Date: Jan. 5, 2017, UNIFORM CORE-SHELL TIO2 COATED UPCONVERSION NANOP ARTICLES AND USE THEREOF.

5. Patent №US 10179177 B2 Date of Patent: jan.15, 2019, coated UPCONVERSION NANOP ARTICLES.5. Patent No.US 10179177 B2 Date of Patent: Jan. 15, 2019, coated UPCONVERSION NANOP ARTICLES.

6. Patent Application Publication Pub. No.: US 20190099505 A1, Pub. Date: Apr. 5, 2019, COATED UP-CONVERSION NANOP ARTICLES.6. Patent Application Publication Pub. No .: US 20190099505 A1, Pub. Date: Apr. 5, 2019, COATED UP-CONVERSION NANOP ARTICLES.

7. Патент RU 2611395 С2, 21.02.2017, A61L 27/00, C09K 9/00, C08J 3/28, B82Y 1/00, способ активации процесса фотополимеризации ближним инфракрасным излучением.7. Patent RU 2611395 C2, 02.21.2017, A61L 27/00, C09K 9/00, C08J 3/28, B82Y 1/00, method for activating the photopolymerization process by near infrared radiation.

8 Патент RU 2635345 C1, 10.11.2017, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка. / ЛИНЬКОВ В.А., ВИШНЯКОВ Н.В., ЛИНЬКОВ Ю.В., Линьков П.В.8 Patent RU 2635345 C1, 11/10/2017, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, an atomic force microscope probe with a programmable spectral portrait of a radiating element based on quantum dots of a core-shell structure. / LINKOV V.A., VISHNYAKOV N.V., LINKOV Yu.V., Linkov P.V.

9. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130195767 A1 Pub. Date: Aug. 1, 2013, magnetic nanoparticles.9. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130195767 A1 Pub. Date: Aug. 1, 2013, magnetic nanoparticles.

10. Patent Application Publication Pub. No.: US 20140225024 A1 Pub. Date: Aug. 14, 2014 core_shell structured nanop article having hard-soft, magnetic heterostructure, magnet prepared with said nanop article, and preparing method thereof.10. Patent Application Publication Pub. No .: US 20140225024 A1 Pub. Date: Aug. 14, 2014 core_shell structured nanop article having hard-soft, magnetic heterostructure, magnet prepared with said nanop article, and preparing method thereof.

11. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130342297 A1 Pub. Date: Dec. 26, 2013 magnetic exchange coupled core-shell nanomagnets.11. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130342297 A1 Pub. Date: Dec. 26, 2013 magnetic exchange coupled core-shell nanomagnets.

12. Patent №.: US 8168251 B2 date of Patent: May 1, 2012 method for producing tapered metallic nanowire tips on atomic force microscope cantilevers.12. Patent No .: US 8168251 B2 date of Patent: May 1, 2012 method for producing tapered metallic nanowire tips on atomic force microscope cantilevers.

13. Patent №.: US 8771525 B2, Date of Patent: Jul. 8, 2014, rotary nanotube bearing structure and methods for manufacturing.13. Patent No .: US 8771525 B2, Date of Patent: Jul. 8, 2014, rotary nanotube bearing structure and methods for manufacturing.

Claims (1)

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий фиксированную магнитопрозрачную стеклянную сферу большего диаметра, размер которой превышает диаметр исследуемого наноколодца, и отделяемую магнитопрозрачную стеклянную сферу меньшего диаметра, размер которой меньше диаметра исследуемого наноколодца, двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной стеклянной сфере малого диаметра, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большего диаметра, из которых нанопоры большого диаметра заполнены магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка с одинаковым направлением ориентации полюсов, квантовые точки структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытые защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, синхронизированную с перемещаемой магнитопрозрачной зондирующей иглой С-образную синхронно-центрирующую скобу, на которой закреплены и направлены на магнитопрозрачную стеклянную сферу малого диаметра первый и второй внешние источники магнитного поля в виде первой и второй плоских микрокатушек, размещенных на оптомагнитопрозрачных подложках и соединенных с выходами первого и второго ЦАП, отличающийся тем, что содержит апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, диаметр которых меньше диаметра магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, но больше диаметра квантовых точек структуры ядро-оболочка, первый и второй источники возбуждения апконвертирующих наночастиц, закрепленные на противоположных сторонах С-образной синхронно-центрирующей скобы, и оптические оси которых направлены на магнитопрозрачные стеклянные сферы малого диаметра и большего диаметра, малые сквозные поры которых выполнены с конусообразными входами, по центру которых размещены апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, вокруг сферической поверхности полушария каждой из которых размещены квантовые точки структуры ядро-оболочка без выхода их оболочек за сферическую поверхность магнитопрозрачной стеклянной сферы.A scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, which includes a fixed magneto-transparent glass sphere of a larger diameter, the size of which exceeds the diameter of the investigated nanowell, and a detachable magnetically translucent glass which is smaller than the diameter of the studied nanowell, a two-layer carbon nanotube, a magnetically transparent cantilever with a probe needle threaded into a small-diameter carbon nanotube, which is embedded in a larger diameter nanotube, the outer surface of which is fixed in a magnetically transparent glass sphere of small diameter containing through nanometer pores of small and larger diameter of which large diameter nanopores are filled with magnetic nanoparticles of the core-shell structure with the same direction of pole orientation, quantum dots of the core-shell structure ka, externally coated with a protective opto-magnetically transparent polymer layer, synchronized with a movable magneto-transparent probing needle, a C-shaped synchronously-centering bracket, on which the first and second external magnetic field sources are fixed and directed to a magnetically transparent glass sphere of small diameter in the form of first and second flat microcoils located on opto-magnetically transparent substrates and connected to the outputs of the first and second DACs, characterized in that it contains up-converting nanoparticles of the core-shell structure, the diameter of which is smaller than the diameter of the magnetic nanoparticles of the core-shell structure, but larger than the diameter of the quantum dots of the core-shell structure, the first and second excitation sources of converting nanoparticles mounted on opposite sides of a C-shaped synchronously centering bracket, and whose optical axes are directed to magnetically transparent glass spheres of small diameter and larger diameter, small through pores of which are made with a cone by different entrances, in the center of which there are up-converting nanoparticles of the core-shell structure, around the spherical surface of the hemisphere of each of which quantum dots of the core-shell structure are placed without their shells leaving the spherical surface of the magnetically transparent glass sphere.
RU2019135728A 2019-11-06 2019-11-06 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 RU2724987C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135728A RU2724987C1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135728A RU2724987C1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724987C1 true RU2724987C1 (en) 2020-06-29

Family

ID=71510098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135728A RU2724987C1 (en) 2019-11-06 2019-11-06 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

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724987C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000033052A1 (en) * 1998-12-03 2000-06-08 Daiken Chemical Co., Ltd. Electronic device surface signal control probe and method of manufacturing the probe
JP2003149122A (en) * 2001-11-16 2003-05-21 Seiko Instruments Inc Scanning probe microscope
RU2541422C1 (en) * 2013-08-19 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Probe of atomic-powered microscope with nanocomposite radiating element doped by quantum points of nucleus-shell structure
RU156174U1 (en) * 2015-04-13 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A RADIATING ELEMENT, BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU163240U1 (en) * 2016-01-26 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" SCANNING PROBE OF ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT ALLOYED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2660418C1 (en) * 2017-06-23 2018-07-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Probe for scanning probe microscopy and method of its manufacturing (embodiments)
RU2681258C1 (en) * 2018-01-24 2019-03-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" 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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000033052A1 (en) * 1998-12-03 2000-06-08 Daiken Chemical Co., Ltd. Electronic device surface signal control probe and method of manufacturing the probe
JP2003149122A (en) * 2001-11-16 2003-05-21 Seiko Instruments Inc Scanning probe microscope
RU2541422C1 (en) * 2013-08-19 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Probe of atomic-powered microscope with nanocomposite radiating element doped by quantum points of nucleus-shell structure
RU156174U1 (en) * 2015-04-13 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A RADIATING ELEMENT, BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU163240U1 (en) * 2016-01-26 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" SCANNING PROBE OF ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT ALLOYED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2660418C1 (en) * 2017-06-23 2018-07-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Probe for scanning probe microscopy and method of its manufacturing (embodiments)
RU2681258C1 (en) * 2018-01-24 2019-03-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" 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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2723899C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable remote-controlled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
Wu et al. Diamond quantum devices in biology
Banin et al. Tunneling and optical spectroscopy of semiconductor nanocrystals
Rondin et al. Magnetometry with nitrogen-vacancy defects in diamond
Bao et al. Plasmonic gold− superparamagnetic hematite heterostructures
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
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
RU195784U1 (en) SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS
RU195925U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APCONVERATING NANOMINO AND MAGNETOS
RU2716850C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU192810U1 (en) SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT, DOPED WITH APCONVERAL AND MAGNETIC NANOPARTICLE PARTICLES
RU2615052C1 (en) Scanning probe atomic-force microscope having nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles having core-shell structure
RU192995U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT, DOPED WITH APCONVERAL AND MAGNETIC NANOPARTICLE PARTICLES
RU2716861C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with detachable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU2716848C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable remote-controlled nanocomposite radiating element based on upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU2716849C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable telecontrol nanocomposite emitting element based on upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU193569U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT BASED ON APCONVERTING AND MAGNETIC STRUCTURE NANOPARTICLES
RU192782U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT BASED ON APCONVERTING AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE STRUCTURE OF THE STRUCTURE
RU156174U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A RADIATING ELEMENT, BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR 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.
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
RU2615708C1 (en) Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU2541422C1 (en) Probe of atomic-powered microscope with nanocomposite radiating element doped by quantum points of nucleus-shell structure
US11204423B2 (en) Micro robot and micro robot behavior measurement system