Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка



Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка
Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка
Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка

 


Владельцы патента RU 2635345:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" (RU)

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 закреплена в одной из конусообразных нанопор стеклянной сферы, содержащей равномерно распределенный по ее поверхности упорядоченный массив различных по диаметру конусообразных нанопор, заполненных соответствующими квантовыми точками с различными дискретными спектрами излучения и безызлучательными сферами, с помощью комбинации сочетаний диаметров которых программируется общий спектральный портрет излучения. Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемым спектром излучения воздействия с измерением механической реакции на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки. 4 ил.

 

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 с нанокомпозитным излучающим элементом на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с зондирующей иглой, вершина которой закреплена в одной из нанопор полимерной сферы, остальные нанопоры заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка без выхода их оболочек за периметр полимерной сферы, покрытой с внешней стороны защитным прозрачным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, направленный на центр полимерной сферы [1].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемым спектром излучения 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 с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с зондирующей иглой, вершина которой закреплена в одной из нанопор стеклянной сферы, остальные нанопоры заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка без выхода их оболочек за периметр стеклянной сферы, покрытой с внешней стороны защитным прозрачным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, направленный на центр стеклянной сферы [2].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемым спектром излучения 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 вышеизложенных заключается в использовании программируемого нанокомпозитного излучающего элемента в виде стеклянной сферы, содержащей равномерно распределенный по ее поверхности массив групп последовательно изменяющих свой диаметр конусообразных нанопор, заполненных сочетанием безызлучательных наносфер и квантовых точек структуры ядро-оболочка, образующих в свою очередь кодовую комбинацию излучаемых и запрещенных длин волн, в совокупности образующих заданный спектральный портрет излучения. Это позволяет в стеклянные сферы с идентичными универсальными упорядоченными структурами нанопор программировать различные спектральные картины излучения, за счет сочетания комбинаций из квантовых точек структуры ядро-оболочка и безызлучательных наносфер, каждая из которых, соответственно, при вложении в нанопоры одинакового диаметра, генерирует излучение с длиной волны определенной ее диаметром или запрещает генерацию этой длины волны. Это также позволяет добиться повторяемости спектральных картин излучающих элементов зондов при их тиражировании.

Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемым спектром излучения 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 программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с зондирующей иглой, вершина которой закреплена в одной из нанопор стеклянной сферы, остальные нанопоры которой заполнены без выхода их оболочек за периметр стеклянной сферы, квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытыми с внешней стороны защитным слоем, внешний электромагнитный источник возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка, стеклянная сфера содержит равномерно распределенный по ее поверхности массив, состоящий из более чем двух различных по диаметру наноразмерных групп конусообразных нанопор с равным количеством конусообразных нанопор одинакового диаметра в каждой наноразмерной группе, безызлучательные наносферы, имеющие диаметры, равные диаметрам используемых квантовых точек структуры ядро-оболочка, общее количество безызлучательных наносфер в сумме с квантовыми точками структуры ядро-оболочка равно количеству заполненных ими конусообразных нанопор, число наноразмерных групп которых равно максимальному количеству используемых дискретных длин волн, излучаемых квантовыми точками структуры ядро-оболочка, которые вложены в соответствующие их диаметру конусообразные нанопоры, причем программируемая комбинация сочетаний диаметров квантовых точек структуры ядро-оболочка и безызлучательных наносфер, вложенных в соответствующие их диаметру конусообразные нанопоры, определяет последовательность сочетаний излучаемых и не излучаемых дискретных длин волн, в совокупности формирующих заданный спектральный портрет излучения зонда атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлен зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка (выносной элемент А представлен на фиг. 2). На фиг. 2 представлен выносной элемент А (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе, поясняющий конструкцию зонда атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка. На фиг. 3 приведены схематические изображения сопрягаемых поверхностей квантовой точки и конусообразной нанопоры и их допусковые отклонения размеров не нарушающие повторяемость спектральных портретов при тиражировании зондов. На фиг. 4 приведено схематическое изображение пошагового программирования конусообразных нанопор квантовыми точками структуры ядро-оболочка или безызлучательными наносферами.

Под используемым в тексте словосочетанием «наноразмерная группа» понимается следующее: наноразмерная группа n - это множество наносфер или конусообразных нанопор, имеющих одинаковые номинальные размеры соответственно внешних и внутренних диаметров, где: n - порядковый номер наноразмерной группы, присвоенный в зависимости от номинальных размеров диаметров элементов, образующих группу (например: 1, 2, 3, …n, n+1).

Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка фиг. 1 состоит из: кантилевера 1, соединенного с зондирующей иглой 2, на вершине которой закреплена стеклянная сфера 3 с конусообразными нанопорами 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 заполненными квантовыми точками 5, 7, 11, 13, 15, 17 структуры ядро-оболочка, возбуждение которых осуществляется внешним электромагнитным источником возбуждения квантовых точек 18 (например, лазерным диодом), расположенным у основания кантилевера 1 с направлением излучения, ориентированным на центр стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами, также на фиг. 1 представлен диагностируемый объект 19, размещенный на подложке 20 в момент соприкосновения ее со стеклянной сферой 3 с конусообразными нанопорами (элементы 4-17 приведены в увеличенном масштабе на фиг. 2).

На выносном элементе А (10:1) фиг. 2 представлены элементы в разрезе, где, зондирующая игла 2, стеклянная сфера с конусообразными нанопорами 3; конусообразная нанопора 4 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка 5 с диаметром, входящим в первую наноразмерную группу; конусообразная нанопора 6 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка 7 с диаметром, входящим во вторую наноразмерную группу; конусообразная нанопора 8 и вложенная в нее безызлучательная наносфера 9 с диаметром, входящим в третью наноразмерную группу; конусообразная нанопора 10 и вложенная в нее квантовая точку структуры ядро-оболочка 11 с диаметром, входящим в четвертую наноразмерную группу; конусообразные нанопоры 12, в одну из которых вложена квантовая точка структуры ядро-оболочка 13 с диаметром, входящим в пятую наноразмерную группу, а в другой конусообразной нанопоре 12, также входящей в пятую наноразмерную группу, закреплена вершина зондирующей иглы 2; конусообразная нанопора 14 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка 15 с диаметром, входящим в шестую наноразмерную группу; конусообразную нанопора 16 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка 17 с диаметром, входящим в седьмую наноразмерную группу; внешний источник электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка 18, объект диагностирования 19; подложка 20, на которой расположен объект диагностирования 19.

Крупными стрелками на фиг. 2 указывается направление входящего электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка λ0 и преобразованного по длине волны излучения λ1, λ2, _, λ4, λ5, λ6, λ7, где: λ1, λ2, _, λ4, λ5, λ6, λ7 - длина волны люминесценции квантовых точек структуры ядро-оболочка соответственно первого, второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого наноразмера.

Длина волны, λ3, в данном примере не генерируется вследствие вложения в конусообразную нанопору 8 безызлучательной наносферы 9 при программировании спектрального портрета стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами, согласно технического задания.

Мелкими стрелками на фиг. 2 указывается направление выходящего суммарного излучения f(λ), где: f(λ)=(λ1, λ2, _, λ4, λ5, λ6, λ7) - спектр излучения стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами образованный совокупным излучением всех квантовых точек структуры ядро-оболочка.

На фиг. 3 приведены схематические изображения сопрягаемых поверхностей квантовой точки и конусообразной нанопоры и их допусковые отклонения размеров, не нарушающих повторяемость спектральных портретов при тиражировании зондов.

На фрагменте А) (фиг. 3) приведены технические требования к допуску диаметра квантовых точек структуры ядро-оболочка наноразмерной группы n, который может колебаться на величину Δ от номинального размера dn-Δ в меньшую сторону, для осуществления сопряжения с конусообразными нанопорами наноразмерной группы n.

На фрагменте Б) (фиг. 3) - приведены технические требования к диаметру конусообразных нанопор наноразмерной группы n, где: конусообразная нанопора, диаметр которой на глубине Н по осевой лини от основания конуса равен радиусу (1/2 диаметра) квантовой точки структуры ядро-оболочка dn+Δ/2 наноразмерной группы n колеблется на величину Δ от номинального размера Dn+Δ в большею сторону для осуществления сопряжения с квантовыми точками структуры ядро-оболочка наноразмерной группы n.

На фрагменте В) (фиг. 3) - приведены выполненные технические требования сопряжения, предъявленные к паре, состоящей из квантовой точки 11 структуры ядро-оболочка (фрагмент фиг. 2), вложенной в конусообразную нанопору 10, входящую в одну наноразмерную группу №4, где представлена квантовая точка 11 структуры ядро-оболочка диаметрам d4-Δ вложенная в соответствующею нанопору диаметрам D4+Δ без выхода оболочки квантовой точки за периметр поверхности стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами. Стрелками показано соответственно входная длина волны возбуждения квантовой точки λ0 и преобразованная длина волны λ4. Где: d - номинальный размер наружного диаметра квантовой точки структуры ядро-оболочка; D - номинальный размер внутреннего диаметра конусообразной нанопоры; n - номер наноразмерной группы; Δ - максимальный размер разбросов диаметров с учетом температурного дрейфа, при котором сохраняется достоверность повторяемости спектральных портретов (т.е. исключается попадание квантовой точки, относящейся к одной группе № n в нанопоры № n+1, относящиеся к другой рядом расположенной наноразмерной группе).

На фиг. 4 приведено схематическое изображение пошагового программирования конусообразных нанопор квантовыми точками структуры ядро-оболочка или безызлучательными наносферами.

На фрагменте А) (фиг. 4) представлен спектральный портрет излучения стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами, где: на координате Y - ОЕ - относительные единицы интенсивности излучения; на координате X - λ(nm) - длина волны излучения в нанометрах, λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6, λ7 - дискретные длины волн излучения соответственно квантовых точек 5, 7, 11, 13, 15, 17 структуры ядро-оболочка, излучение с длиной волны λ3 отсутствует, т.к. при программировании вместо квантовой точки вложена безызлучательная 9 наносфера, f(λ)=(λ1, λ2, _, λ4, λ5, λ6, λ7) - суммарный спектр образующий спектральный портрет излучения.

На фрагменте Б) (фиг. 4) - схематически представлено пошаговое заполнение конусообразных нанопор 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 квантовыми точками структуры ядро-оболочка 5, 7, 11, 13, 15, 17 и безызлучательной наносферой 9. Вертикальными фигурными указательными стрелками показаны схематические траектории перемещения квантовых точек (от фрагмента В) к фрагменту Б)) при записи логической «1» и траектории перемещения наносфер (от фрагмента Г) к фрагменту Б)) при записи логического «0» во время пошагового программирования конусообразных нанопор.

На фрагменте В) (фиг. 4) - представлен ряд квантовых точек структуры ядро-оболочка с последовательно возрастающими диаметрами, излучающие дискретные длины волн λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6, λ7, входящие соответственно в первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую, седьмую наноразмерные группы. Каждая вложенная квантовая точка в соответствующею конусообразную нанопору кодируется как логическая «1» определенного разряда с определенной длиной волны.

На фрагменте Г) (фиг. 4) - представлен ряд безызлучающих наносфер с последовательно возрастающими диаметрами, входящие соответственно в первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую, седьмую наноразмерные группы. Каждая вложенная в конусообразную нанопору безызлучательная наносфера вместо квантовой точки кодируется как логический «0» определенного разряда.

На фрагменте Д) (фиг. 4) - приведено, в качестве примера, кодовое идентификационное слово «1101111» (сигнатура спектра), согласно которого происходит последовательное пошаговое программирование от большего размера диаметров к меньшему размеру диаметров квантовыми точками структуры ядро-оболочка или безызлучающими наносферами, за счет введения определенной комбинации их в соответствующие по диаметру конусообразные нанопоры стеклянной сферы 3. Каждой логической «1» или «0» соответствует включение или выключение той или иной длины волны, совокупный комбинационный набор которых определяет общий спектральный портрет излучающего элемента f(λ)=(λ1, λ2, _, λ4, λ5, λ6, λ7), выполненный за счет программирования конусообразных нанопор 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами.

На фрагменте Ж) (фиг. 4) - приведены номера наноразмерных групп, в которые входят конусобразные нанопоры, квантовые точки, безызлучательные наносферы с совместимыми по допускам и посадкам диаметрами.

На фрагменте 3) (фиг. 4) - приведены номера шагов, и горизонтальными фигурными указательными стрелками показано направление заполнения конусообразных нанопор квантовыми точками структуры ядро-оболочка от большего диаметра к меньшему.

Длина волны возбуждения 10 квантовых точек 5, 7, 11, 13, 15, 17 структуры ядро-оболочка и длины волн преобразованного излучения λ1, λ2, _, λ4, λ5, λ6, λ7 квантовых точкек 5, 7, 11, 13, 15, 17 структуры ядро-оболочка определяются их диаметром (в основном от 2 до 20 нанометров), сочетанием материала ядра и материала оболочки, их процентном 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 находится, как в оптическом диапазоне, так и за его пределами, от ультрафиолетового до инфракрасного спектра излучения. При одном и том же внешнем диаметре квантовой точки, длина волны ее излучения может корректироваться за счет изменения соотношения диаметра ядра и толщины окружающей оболочки.

Ядро квантовых точек 5, 7, 11, 13, 15, 17 структуры ядро-оболочка может, например, включать по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AglnZnS, и ZnO, но не ограничивается ими. Оболочка квантовых точек 5, 7, 11, 13, 15, 17 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 с конусообразными нанопорами, квантовыми точками 5, 7, 11, 13, 15, 17 структуры ядро-оболочка, и выполняется за счет проникновения квантовых точек структуры ядро-оболочка и безызлучательной наносферы 9 в конусообразные нанопоры 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами. 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]. В качестве безызлучательных наносфер могут быть использованы прозрачные для программируемого спектра излучения полимерные или стеклянные наносферы, находящиеся в коллоидных растворах с идентичными геометрическими характеристиками коллоидных растворов с квантовыми точками структуры ядро-оболочка.

Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка работает следующим образом: перед началом работы производится программирование излучающей стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами (фиг. 2). Программирование спектра излучения осуществляется за счет последовательного погружения стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами, предварительно соединенной с вершиной иглы 2 в коллоидные растворы квантовых точек с определенными диаметрами, соответствующими длине волны излучения λn для записи логической «1» или за счет погружения в коллоидные растворы с безызлучательными наносферами идентичного диаметра для записи логического «0» (для исключения генерации с длиной волны λn). Максимальные отклонения размеров сопрягаемых элементов, не влияющих на точность повторяемости спектральных картин, приведены на фиг. 3. После каждого погружения стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами в очередной коллоидный раствор квантовые точки структуры ядро-оболочка заполняют все конусообразные нанопоры, в которые они могут проникнуть, т.е. при первом погружении квантовые точки структуры ядро-оболочка наибольшего диаметра заполняют конусообразные нанопоры наибольшего диаметра, но не могут проникнуть в конусообразные нанопоры следующих групп меньшего диаметра; при втором погружении квантовые точки структуры ядро-оболочка меньшего диаметра заполняют конусообразные нанопоры меньшего диаметра, но не могут проникнуть в конусообразные нанопоры наименьшего диаметра и уже заполненные ранее большего диаметра, и так до полного заполнения конусообразных нанопор минимального диаметра соответствующими квантовыми точками структуры ядро-оболочка или безызлучательными сферами минимального диаметра, что поясняется на фиг. 4. Последовательность логических «0» и «1» определяется заданным идентификационным кодовым словом, на основании которого формируется тот или иной спектральный портрет излучения стеклянной сферы 3 с конусообразными нанопорами, необходимый для исследования объекта диагностирования 19.

По окончании этапа программирования зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка работает следующим образом: кантилевер 1 с зондирующей иглой 2 подводится к объекту диагностирования 19, расположенному на подложке 20, и надавливает на него стеклянной сферой 3 с конусообразными нанопорами, получая данные об упругих свойствах объекта диагностирования 19, до включения и после включения внешнего электромагнитного источника возбуждения 18 квантовых точек структуры ядро-оболочка с длиной волны λ0. В результате квантовые точки 5, 7, 11, 13, 15, 17 возбуждают поверхность диагностируемого объекта 19 сочетанием длин волн f(λ)=(λ1, λ2, _, λ4, λ5, λ6, λ7) согласно сформированному при программировании спектральному портрету излучения заданного идентификационным кодовым двоичным словом, например «1101111». 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 спектральной картины ƒ(λ) квантовыми точками в интервале, равному времени их флуоресценции, после выключения внешнего оптического источника 18 с целью исключения посторонних засветок и помех).

Предложенная конструкция зонда атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка, обеспечивает при сканировании поверхности объекта диагностирования атомно-силовым микроскопом возможность осуществления съема топологического распределения изменения модуля Юнга в зависимости от стимулирующего воздействия определенным спектром электромагнитного мультиволнового излучения на каждую точку с координатами X, Y, непосредственно расположенную под излучающей стеклянной сферой с конусобразными нанопорами. Возможность осуществления программирования спектра излучения с использованием безызлучательных наносфер и квантовых точек структуры ядро-оболочка, также дает возможность идентичной повторяемости спектральных портретов при тиражировании зондов. Все это позволяет обнаружить и исследовать отдельные светочувствительные участки биологических объектов и наноструктур изменяющих свои механические свойства и размеры под действием только строго определенного кодового набора длин волн электромагнитного излучения, направленных в определенную точку, без засветок окружающих участков исследуемого объекта, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.

Источники информации

1. Патент на полезную модель RU 140229 U1, 10.05.2014 G01Q 60/24. Зонд атомно-силового микроскопа с излучающим элементом на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Литвинов В.Г.

2. Патент RU 2541422 С1, 10.02.2015 G01Q 60/24, B82Y 35/00. Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Литвинов В.Г.

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.

Зонд атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с зондирующей иглой, вершина которой закреплена в одной из нанопор стеклянной сферы, остальные нанопоры которой заполнены без выхода их оболочек за периметр стеклянной сферы, квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытыми с внешней стороны защитным слоем, внешний электромагнитный источник возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка, отличающийся тем, что стеклянная сфера содержит равномерно распределенный по ее поверхности массив, состоящий из более чем двух различных по диаметру наноразмерных групп конусообразных нанопор с равным количеством конусообразных нанопор одинакового диаметра в каждой наноразмерной группе, безызлучательные наносферы, имеющие диаметры, равные диаметрам используемых квантовых точек структуры ядро-оболочка, общее количество безызлучательных наносфер в сумме с квантовыми точками структуры ядро-оболочка равно количеству заполненных ими конусообразных нанопор, число наноразмерных групп которых равно максимальному количеству используемых дискретных длин волн, излучаемых квантовыми точками структуры ядро-оболочка, которые вложены в соответствующие их диаметру конусообразные нанопоры, причем программируемая комбинация сочетаний диаметров квантовых точек структуры ядро-оболочка и безызлучательных наносфер вложенных в соответствующие их диаметру конусообразные нанопоры определяет последовательность сочетаний излучаемых и не излучаемых дискретных длин волн, в совокупности формирующих заданный спектральный портрет излучения зонда атомно-силового микроскопа с программируемым спектральным портретом излучающего элемента на основе квантовых точек структуры ядро-оболочка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области техники зондовой микроскопии. Технический результат изобретения заключается в упрощении используемой экспериментальной техники, с одной стороны, и в увеличении возможностей в исследовании физических явлений на поверхности с нанометровым пространственным разрешением (химический состав, вязкоупругие свойства, диэлектрическая проницаемость и т.д.), с другой стороны.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.

Изобретение относится к точной механике и может быть использовано для сближения зонда и образца в сканирующей зондовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве механического перемещения для сканирующего зондового микроскопа, содержащем основание 1, СЗМ головку 2, оснащенную первой опорой 3, второй опорой 4, третьей опорой 5, при этом первая опора 3 сопряжена с основанием 1 и снабжена первым приводом 6, установленным на СЗМ головке 2, а вторая опора 4 и третья опора 5 также сопряжены с основанием, вторая опора 4 снабжена вторым приводом 7, установленным на СЗМ головке 2, и третья опора 5 снабжена третьим приводом 8, установленным на СЗМ головке 2.

Группа изобретений относится к оборудованию для контроля рабочих параметров при бурении и может быть использована для ремонта средств передачи сигналов измерения из скважины на поверхность в процессе бурения как в горизонтальных, так и в других скважинах в процессе бурения.

Изобретение предназначено для исследования и модификации поверхности измеряемых объектов с помощью источников излучения. Сканирующее устройство локального воздействия включает образец (1) с первой (2) и второй поверхностями (3), зонд (4) с острием (5), закрепленный в модуле зонда (7), сканер (8), первый модуль перемещения (9) и блок управления (10).

Изобретение предназначено для оптической микроскопии и спектрометрии комбинационного рассеяния, люминесценции или флуоресценции с использованием зондового датчика в качестве оптической антенны.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в атомно-силовой микроскопии. Сущность изобретения заключается в том, что магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, а поверхность вершины зондирующей иглы подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной стеклянной сферой со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей и атомно-силовой микроскопии. Магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной сферой, выполненной из стекла со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.

Использование: для комплексной диагностики физико-химических свойств наноструктурированных покрытий на основе единичных наночастиц металлов и металлооксидов. Сущность изобретения заключается в том, что образец, представляющий собой проводящую или полупроводниковую подложку с нанесенным на ее поверхность покрытием на основе единичных наночастиц металлов и металлооксидов, сканируют с помощью металлического острия сканирующего туннельного микроскопа и исследуют спектроскопически путем измерения вольт-амперных зависимостей туннельного наноконтакта с целью установления формы и размеров наночастиц, электронной структуры наночастиц, степени кристалличности наночастиц и наличия у наночастиц дефектов, после чего, не прекращая процессов сканирования и измерения вольт-амперных зависимостей туннельного наноконтакта, подвергают дозированной выдержке в газовой среде химического реагента с целью расчета адсорбционного коэффициента прилипания и установления продуктов и формы адсорбции химического реагента на поверхности наночастиц, с последующим удалением адсорбировавшегося на наночастицах покрытия реагента путем прогрева образца, причем в процессе выдержки образца в газовой среде химического реагента время сканирования выбранного участка поверхности образца и давление реагента подбирают так, чтобы их произведение составляло не более 1×10-6 торр×сек.

Изобретение относится к области техники зондовой спектроскопии, которая занимается разработкой устройств и методов для исследования спектров поверхности с нанометровым разрешением.

Изобретение связано с легкоочищаемыми поверхностями и способами их создания. Способ формирования легкоочищаемого гидрофильного покрытия на основе включает зачистку поверхности основы с помощью абразивного материала таким образом, чтобы шероховатость очищенной поверхности Ra составляла от 100 до 3500 нм, нанесение покрывающего состава на обработанную абразивом поверхность и удаление воды из покрывающего состава.

Изобретение относится к cпеченным композиционным материалам на основе железа. Материал содержит 2,9-3,5 мас.% графита, 18-22 мас.% меди, 3,6-8,8 мас.% свинца, 1,4-1,6 мас.% олова, 0,1-2,0 мас.% термореактивной смолы, 0,005-0,2 мас.% полиэдральных многослойных углеродных наноструктур фуллероидного типа и остальное до 100 мас.% железа.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении углеродных катодных материалов для накопителей энергии, например гибридных суперконденсаторов.

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония, которая может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к материалу для изготовления анодов литий-ионных аккумуляторов, содержащих частицы графенового углерода, который получен термически из углеродсодержащих материалов-предшественников, подвергнутых нагреву в термической зоне до температуры по меньшей мере 1000°С.

Изобретение относится к получению нанокомпозиционных порошковых катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. В качестве исходного материала выбирают наноразмерный порошок аэросила (SiO2) с удельной поверхностью 350-380 м2/г, который сушат в вакууме в течение 1-3 ч.
Изобретение относится к молочной промышленности и нанотехнологии. Подготавливают молоко и заквашивают.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул сухого экстракта топинамбура. Способ характеризуется тем, что сухой экстракт топинамбура добавляют в суспензию агар-агара в этаноле, содержащую 0,01 г препарата E472c в качестве поверхностно-активного вещества, перемешивают при 1000 об/мин, затем добавляют гексан, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают, промывают гексаном и сушат, при этом массовое соотношение агар-агара к экстракту топинамбура в нанокапсулах составляет 1:1, 3:1, 5:1 или 1:5.

Изобретение относится к нанотехнологии. Сначала смешивают полимер с катализатором и растворителем до получения однородного раствора.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов, а именно к способу получения алмазной пленки на твердосплавных изделиях из карбида вольфрама с содержанием в качестве связующего 6% кобальта.
Наверх