[实用新型]一种复合型纳米马达及其制备装置

说明书

本实用新型公开了一种复合型纳米马达及其制备装置。复合型纳米马达，由数个纳米球体按对称结构形状粘连在一起所组成，部分球体表面蒸镀有磁性金属层，球体之间通过分子膜进行粘结。制备装置，包括：信号发生器的输出端与功率放大器的输入端相连，功率放大器的输出端与超声操控平台连接，超声操控平台位于显微镜的样品台上，显微镜与计算机连接。

技术领域

本实用新型属于纳米技术领域，具体涉及到一种复合型纳米马达及其制备装置。

背景技术

纳米马达是指能够将化学能、光能、声能或其他形式的能量转化为机械运动并完成复杂任务的纳米系统,通常也被称为纳米机器人。它与传统上的处于热力学平衡态、只做布朗运动的胶体颗粒有本质区别。它们的运动和相互作用可比拟于自然界中的细胞或细菌,因而被认为是一类新型的仿生智能材料而获得广泛的关注。近年来,纳米马达已逐渐成为纳米技术等相关领域中的研究热点和难点之一。初步研究表明，纳米马达的研究将有望在靶向治疗、细胞的捕获与分离、药物递送、环境净化以及纳米印刷术等领域取得革命性的突破。

在微观尺度尤其是纳米尺度下，一些适用的物理规律会发生改变，为克服低雷诺数领域里巨大的黏滞阻力和小尺寸下具有支配地位的布朗运动,需要用其他的机理来实现运动，其驱动的能源主要来自外界，可分为化学驱动和非化学驱动两类，化学驱动主要依赖于化学反应,并且往往需要催化剂(如铂)和化学燃料(如H₂O₂)的参与,而非化学驱动主要借助外界的电场、超声场、磁场以及光照等来提供能量。

目前纳米马达的常见形态主要包括阴阳型(Janus)球形粒子、纳米管、纳米线以及纳米棒等结构。为满足日趋复杂的功能需求，需要研制复杂构型纳米马达。但由于现有制备技术难度以及驱动机理的限制，纳米马达的形态局限于球型和线型，难以大批量生产复杂构型纳米马达。随着超声的不断发展与运用，极大地拓展了微纳颗粒的运动模式，为构筑复杂构型纳米马达提供了一种思路，因此，开展复合型纳米马达的研究具有显著的现实意义和实用价值。

发明内容

本发明提供了一种复合型纳米马达及其制备装置，将超声场引入制备装置，采用声波振动作为操控微颗粒运动并组装的手段，无需化学燃料，并且对于微颗粒的材料没有特殊的要求，而且通过调节声场的分布和强弱，可以改变微颗粒的组装方式，形成多种复杂构型的纳米马达。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合型纳米马达，由数个纳米球体按对称结构形状粘连在一起所组成，部分球体表面蒸镀有磁性金属层，球体之间通过分子膜进行粘结。

以上所述对称结构形状为圆环形、U形或长链形，大小为1～100μm，运动方式为旋进或平进；所述的纳米球体为PS球、SiO₂颗粒或磁性金属颗粒，尺寸为 500nm～30μm；所述的分子膜为SiO₂或SiN_x，所述分子膜厚度为100nm。

一种复合型纳米马达制备装置，包括：信号发生器1、功率放大器2，显微镜3、计算机4、超声操控平台5；信号发生器1的输出端与功率放大器2的输入端相连，功率放大器2的输出端与超声操控平台5连接，超声操控平台5位于显微镜3的样品台上，显微镜3与计算机连接。

以上所述装置中，所述的超声操控平台包括驱动板6、换能器7、微尺度阵列结构8；驱动板6与功率放大器2的输出端连接，换能器7安装于驱动板6的一端的表面，微尺度阵列结构8均匀安装于驱动板6的表面，换能器7激发驱动板6的超声振动，在一定的振动模式下，引起液体在微尺度阵列结构8附近产生较强的局部流动，微颗粒在局部强对流的作用下被微尺度阵列结构8所捕获，并围绕其轮廓进行组装并制备。