[发明专利]精密测量加速度的单分子装置

权利要求书

1.一种精密测量加速度的单分子装置，其特征在于，包括机械可控裂结装置、弹性钢片、绝缘层、电极层、沉积层、弹性分子和金纳米粒子；所述弹性钢片、绝缘层、电极层和沉积层制作形成分子结的芯片；弹性分子和金纳米粒子则用于形成弹性分子结和产生隧穿电流；MCBJ装置连续弯曲芯片以调节芯片纳米间隙大小；

所述绝缘层为聚酰亚胺；

所述弹性分子为双乙硫醇；

所述金纳米粒子一端连接弹性分子，在整套装置运动的过程中由于外力和金纳米粒子惯性的影响会产生类似弹簧的形变压缩或者扩张从而使得金纳米粒子与金电极之间间距改变而隧穿电流发生相应变化。

2.根据权利要求1所述的精密测量加速度的单分子装置，其特征在于，所述MCBJ装置具有优良的稳定性和较大的衰减因子，滑块位移量很大而芯片的弯曲量被衰减到很小，纳米电极间的间隙大小精确调控，形成的分子结稳定性也较高。

3.根据权利要求1所述的精密测量加速度的单分子装置，其特征在于，所述弹性钢片、绝缘层和电极层制作形成分子结的芯片由于使用弹性钢片作为基底，能够弯曲形变也能够复原，能够重复利用；而绝缘层一方面隔离基底和电极，另一方面在反应离子刻蚀获得悬空金电极时作为牺牲层。

4.一种精密测量加速度的单分子装置测量外部加速度的方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

利用电子束曝光技术将弹性钢片、绝缘胶和金层制作成带有无间隙金电极的芯片，利用反应离子刻蚀技术获得悬空的金电极，将芯片置于MCBJ装置上，驱动MCBJ装置滑块左右滑动，其上的芯片因受力发生向上弯曲，利用MCBJ装置将芯片上的金电极崩断并产生间隙为14nm的悬空电极对，利用自组装技术将弹性分子组装到两端电极上，利用电化学沉积工艺在一端金电极上沉积一层金以覆盖组装到此端电极上的分子，再将金纳米粒子吸附到弹性分子与沉积金电极之间；再次驱动MCBJ装置滑块左右滑动，在此同时检测通过电极对的电流变化以确定金纳米粒子是否与一端电极产生间隙，当测量的电流值显示有突然地下降时，固定MCBJ装置滑块，使芯片处于金纳米粒子一端与沉积金层电极有固定间隙，而另一端通过分子与金电极相连的状态；此时施加一个加速度使整套装置运动，同时监测弹性分子结内隧穿电流的变化，不同的加速度对应于不同的隧穿电流数值，反复多次测量并描绘出隧穿电流与加速度之间的拟合曲线，反过来，通过测量装置内分子结的隧穿电流大小确定运动物体加速度的数值。