RU184332U1

RU184332U1 - SCANNING PROBE OF NUCLEAR-POWER MICROSCOPE WITH A SEPARATED TELEVISION CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DENTED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANO-PARTY-TEMPLANT-TECTRON.

Info

Publication number: RU184332U1
Application number: RU2018100773U
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Линьков; Юрий Владимирович Линьков; Павел Владимирович Линьков
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-10-22

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в атомно-силовой микроскопии для диагностирования наноразмерных структур. Сущность полезной модели заключается в том, что магнитопрозрачный кантилевер соединен с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с магнитопрозрачной отделяемой и автономно функционирующей полимерной сферой со сквозными нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками и магнитными наночастицами с одинаковой ориентацией полюсов структуры ядро-оболочка. Дистанционное управление возбуждением квантовых точек структуры ядро-оболочка и их автономное перемещение по координате Z при сканировании боковых стенок наноколодцев объекта диагностирования осуществляется с помощью двух внешних встречно направленных синхронизированных электромагнитных полей. Техническим результатом является возможность осуществления сканирования наноколодцев по координате Z, глубина которых больше длины зондирующей иглы, с одновременным сочетанием комбинаций точечного теплового и электромагнитного с оптической длиной волны воздействия на стенки наноколодцев с одновременным измерением электрических характеристик на это стимулирующее воздействие в одной точке поверхности объекта диагностирования с координатами X, Y, без влияния на соседние участки. 3 ил.The invention relates to the measurement technique and can be used in atomic force microscopy to diagnose nanoscale structures. The essence of the utility model is that the magnetically transparent cantilever is connected to an electrically conductive magnetically transparent probing needle, the top of which is movably connected by means of two nested carbon nanotubes with a magnetically transparent detachable and autonomously functioning polymer sphere with through nanometer tubes and man patterns filled with quantum dots and mantels and manholes and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds with mantographs and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds and manifolds shall be used with manat lines and manholes and manholes. core-shell structures. The remote control of the excitation of the quantum dots of the core-shell structure and their autonomous movement along the Z coordinate when scanning the side walls of the nanodicles of the object being diagnosed is carried out with the help of two external counter-directed synchronized electromagnetic fields. The technical result is the ability to scan nanodicells along the Z coordinate, the depth of which is greater than the length of the probing needle, with simultaneous combination of point thermal and electromagnetic with optical wavelength effects on the walls of nanodolves with simultaneous measurement of electrical characteristics of this stimulating effect at one point on the surface of the object being diagnosed with coordinates X, Y, without affecting the neighboring areas. 3 il.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.The invention relates to a measurement technique and can be used in probe scanning microscopy and atomic force microscopy to diagnose and study nanoscale structures.

Известен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, соединенной за счет продевания ее вершины с трением на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев, в одну из нанометровых сквозных пор стеклянной сферы, покрытой защитным прозрачным слоем, сквозные нанометровые поры которой, заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, внешний источник возбуждения квантовых точек (Патент RU 2541419 С1, 10.02.2015, G01Q 60/24, B82Y 1/00, ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С НАНОКОМПОЗИТНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ, ЛЕГИРОВАННЫМ КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Литвинов В.Г.).A probe of an atomic force microscope with a nanocomposite radiating element doped with quantum dots of a core-shell structure is known, including a cantilever with an electrically conductive probe needle connected by inserting its tip with friction a distance equal to the maximum depth of the studied nanodrocks into one of the nanometer-wide glass pores spheres covered with a protective transparent layer, the through nanometer pores of which are filled with quantum dots of the core-shell structure, an external source of quantum excitation outlets (Patent RU 2541419 C1, 02/10/2015, G01Q 60/24, B82Y 1/00, THE PROBE OF THE APPLICATION MICROSCOPE WITH A NANOCOMPETITE RADIATIVE ELEMENT, ALLOYED BY QUANTUM POINTS OF THE STRUCTURE OF THE PATTERN OF THE PATRODUCT OF THE APPLICATION OF THE APPLICATION V., Litvinov V.G.).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности осуществления полного сканирования по координате Z боковых стенок глубоких или сквозных наноколодцев, глубина которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, с одновременным сочетанием комбинаций точечного теплового, магнитного, и электромагнитного с оптической длиной волны воздействия, с одновременным измерением характеристик электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования с координатами X, Y, без влияния на соседние участки.A disadvantage of the known technical solution is the inability to perform a full scan on the Z coordinate of the side walls of deep or through nano-wells, the depth of which is greater than the length of the electrically conductive magnetic probe needle, with a simultaneous combination of point thermal, magnetic, and electromagnetic with optical wavelength effects, while simultaneously measuring the characteristics electrical response to this stimulating effect at one common point on the surface of the object nostirovaniya with coordinates X, Y, without affecting adjacent portions.

Известен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий магнитопрозрачные кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, соединенной с магнитопрозрачной стеклянной сферой, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, покрытой защитным свето-магнитопрозрачным полимерным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, внешний источник магнитного поля в виде плоской микрокатушки, соединенной с выходом ЦАП (Патент RU 2587691 С1, 20.06.2016, G01Q 60/24, B82Y 35/00, 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.).A probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure is known, including a magnetic transparent cantilever with a conductive probe needle connected to a magnetic transparent glass sphere containing through nanometer-sized pores of small and large diameter filled with correspondingly colored quantum holes. magnetic nanoparticles of the core-shell structure, covered with a protective light-magnetic translucent polymer layer, external source exciter of quantum dots, external source of the magnetic field in the form of a flat microcoil connected to the output of the DAC (Cards of the АН АНАН RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU Пат RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU RU) POINTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE STRUCTURE OF A NUCLEAR SHELL. / Linkov VA, Vishnyakov NV, Linkov Yu.V., Linkov PV).

Наиболее близким по технической сущности является 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 электропроводящей зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной полимерной сфере, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами 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 (Патент на полезную модель RU 163240 U1, 10.07.2016, G01Q 60/24,. G01Q 70/08, 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.).The closest in technical essence is a scanning probe of an atomic-force microscope with a nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, including a two-layer carbon nanotube, a magnetic-transparent cantilever with an electrically conductive probe needle, threaded into a carbon nanotube of a small diameter, a small diameter diameter, a teelet with a conductive probe, threaded into a carbon nanotube, a small diameter pipe, a conductor with a diameter of a small diameter, a teelet. A nanotube of larger diameter, the outer surface of which is fixed in a magnetically transparent polymeric sphere containing through nan meter pores of small and large diameter, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, on the outer side covered with a protective optomagnetransparent 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 a DAC (Patent useful model RU 163240 U1, 07/10/2016, G01Q 60/24,. G01Q 70/08, B82Y 35/00, SCANNING PROBE OF ATOMIC-POWER MICROSCOPE WITH NANO-COMPOSITE RADIATING ELEMENT, ALLOWED QUANTUM PROCESSING Tnym nanoparticles core-shell structure. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Linkov Yu.V., Linkov P.V.).

Отличие предлагаемого технического решения от изложенных выше решений заключается в том, что магнитопрозрачная полимерная сфера, соединенная с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой через двухслойную углеродную нанотрубку, может отстыковываться за счет управляемого соскальзывания с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы и, отделившись, продолжать функционирование автономно, погружаясь в наноколодец на глубину, большею, чем длина электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, что позволяет осуществлять оптическое и тепловое стимулирование удаленных, ранее не доступных участков исследуемого объекта, при линейном реверсивном перемещении под действием встречно-направленных внешних индивидуально управляемых магнитных полей, создаваемых двумя плоскими микрокатушками и двумя встречно-направленными источниками внешнего возбуждения квантовых точек, без отрыва электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы от контролируемой точки наноструктуры.The difference between the proposed technical solution and the above solutions lies in the fact that a magnetically transparent polymer sphere connected to an electrically conductive magnetotransparent probe needle through a two-layer carbon nanotube can be undocked due to controlled slipping from an electrically conductive magnetotransparent probe needle and, separating, continue to function autonomously, plunging into nanocleptive magneto-transparent probe needle and, separating, continue to operate autonomously, plunging into nanocleptive magnetically transparent probing needle and, after separating, continue to function autonomously, plunging into nanoclusters magnetically transparent probe needle and, separating, continue to function autonomously, plunging into nanocles. to a depth greater than the length of the electrically conductive magnetic probe needle, which allows optical and thermal stimulation of remote, previously inaccessible areas of the object under study, with linear reverse movement under the influence of counter-directed external individually controlled magnetic fields created by two flat microcoils and two counter-directed sources of external excitation of quantum dots, without interrupting the electrically conductive magnetic-transparent probe needle from the controlled point of the nanostructure.

Техническим результатом является возможность осуществления полного сканирования по координате Z боковых стенок глубоких или сквозных наноколодцев, глубина которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, с одновременным сочетанием комбинаций точечного теплового, магнитного, и электромагнитного с оптической длиной волны воздействия, с одновременным измерением характеристик электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования с координатами X, Y, без влияния на соседние участки.The technical result is the ability to implement a full scan on the Z coordinate of the side walls of deep or through nanoliths, the depth of which is greater than the length of the electrically conductive magnetic-transparent probe needle, with a simultaneous combination of point thermal, magnetic, and electromagnetic with optical wavelength effects, while simultaneously measuring the characteristics of the electrical response to this is a stimulating effect in one common point on the surface of the object of diagnosis with coordinates X, Y, without affecting adjacent areas.

Технический результат предложенной полезной модели достигается совокупностью существенных признаков, а именно: сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной полимерной сфере, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами с одинаковым направлением ориентации полюсов, структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытыми защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, первый внешний источник возбуждения квантовых точек, первый внешний источник магнитного поля в виде первой плоской микрокатушки, соединенной с выходом первого ЦАП, второй внешний источник возбуждения квантовых точек, второй внешний источник магнитного поля в виде второй плоской микрокатушки, размещенной на оптомагнитопрозрачной подложке, второй ЦАП, С-образную синхронно-центрирующую скобу, прикрепленную верхней частью к кантилеверу а нижней частью ко второму внешнему источнику возбуждения квантовых точек, второй ЦАП соединен со вторым внешним источником магнитного поля в виде второй плоской микрокатушки, размещенной на оптомагнитопрозрачной подложке, закрепленной на нижней оконечной части С-образной синхронно-центрирующей магнитопрозрачной скобы, на противоположной верхней оконечной части которой закреплена первая плоская микрокатушка плоской поверхностью параллельно плоским поверхностям второй микрокатушки и параллельно расположенной между ними оптомагнитопрозрачной подложки с размещенным на ее лицевой стороне объектом диагностирования, причем оптическая ось второго источника возбуждения квантовых точек выставлена так, что она проходит через центры первой и второй плоских микрокатушек и центр магнитопрозрачной полимерной сферы.The technical result of the proposed utility model is achieved by the totality of essential features, namely: a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable remote controlled nanocomposite radiating element doped quantum dots and magnetic nanoparticles core-shell structure comprising a two-layer carbon nanotube magnitoprozrachnye cantilever with a conductive probe needle, threaded in the carbon nanotube of small diameter, which is embedded in the nanotube of larger diameter, the outer surface The surface of which is fixed in a magnetic-transparent polymeric sphere containing through nanometer-sized pores of small and large diameter, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles with the same orientation direction of the poles, core-shell structures covered from the outside with a protective optomagnetransparent polymer layer, the first external source of excitation of quantum dots , the first external source of the magnetic field in the form of the first flat microcoil connected to the output of the first DAC, the second external source A quantum dot excitation unit, a second external magnetic source in the form of a second flat microcoil placed on an optomagnetransparent substrate, a second DAC, a C-shaped synchronous centering bracket attached by its upper part to the cantilever and a lower part to the second external source of excitation of quantum dots, and a second DAC connected to a second external source of magnetic field in the form of a second flat microcoil placed on an optomagnetransparent substrate fixed on the lower end of the C-shaped synchronous The magnet translucent bracket, on the opposite upper end of which is fixed the first flat microcoil with a flat surface parallel to the flat surfaces of the second microcoil and parallel to the optomagnetransparent substrate located between them with the object of diagnostics placed on its front side, the optical axis of the second source of excitation of quantum dots is exposed so that passes through the centers of the first and second flat micro-coils and the center of the magnetic transparent polymeric sphere.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1, где представлен сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками 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 отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками 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 отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1, where a scanning probe of an atomic force microscope is presented with a detachable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. FIG. Figure 2 shows the remote element A (10: 1) on an enlarged scale and in section, explaining the design of a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. FIG. Figure 3 shows the remote element A (10: 1) on an enlarged scale and in section during the autonomous operation of a detachable remote-controlled nanocomposite radiating element of a scanning probe of an atomic-force microscope with a detachable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic core-shell magnetic nanoparticles.

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка фиг. 1, включает магнитопрозрачный кантилевер 1, соединенный с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, магнитопрозрачную полимерную сферу 3 с нанометровыми сквозными порами малого 4 диаметра, и с нанометровыми сквозными порами большого 5 диаметра, квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка, магнитные 7 наночастицы структуры ядро-оболочка, двухслойную углеродную нанотрубку 8, состоящею из вложенной одна в другую внутреннею углеродную нанотрубку малого диаметра 9, и внешнею углеродную нанотрубку большего диаметра 10, первый внешний источник возбуждения квантовых точек 11, второй внешний источник возбуждения квантовых точек 12, первую плоскую 13 микрокатушку, вторую плоскую 14 микрокатушку, первый цифро-аналоговой преобразователь (ЦАП) 15, второй цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 16, С-образную синхронно-центрирующую магнитопрозрачную скобу 17. Также на фиг. 1 представлена оптомагнитопрозрачная подложка 18 с размещенным на ней диагностируемым объектом 19, содержащим наноколодцы, заполненные электропроводяцей жидкостью, в момент соприкосновения его с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2. Элементы 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 приведены в увеличенном масштабе на фиг. 2 и фиг. 3.The scanning probe of an atomic force microscope with a detachable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure of FIG. 1 includes a magneto-transparent cantilever 1 connected to an electrically conductive magnetic-transparent probe needle 2, a magneto-transparent polymeric sphere 3 with nanometer through pores of small 4 diameter, and with nanometer through pores of large 5 diameter, quantum dots 6 of the core-shell structure, magnetic 7 nanoparticles of the core structure shell, a two-layer carbon nanotube 8, consisting of an internal small-diameter carbon nanotube nested inside one another, and an external carbon nanotube of a larger diameter 10, the first outer the first excitation source of quantum dots 11, the second external excitation source of quantum dots 12, the first flat 13 microcoil, the second flat 14 microcoil, the first digital-to-analog converter (DAC) 15, the second digital-to-analog converter (DAC) 16, C-shaped synchronous magnetic centering bracket 17. Also in FIG. 1 shows the optomagnetransparent substrate 18 with a diagnosed object 19 placed on it, containing nanodigs, filled with an electrically conductive liquid, when it contacts the electrically conductive magnetic probe needle 2. Elements 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 are shown in an enlarged The scale in FIG. 2 and FIG. 3

С помощью С-образной синхронно-центрирующей скобы 17, осуществляется синхронное перемещение кантилевера 1 с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, по координатам X, Y и первой плоской микрокатушки 13 синхронно с второй плоской микрокатушки 14, которые жестко закреплены и выставлены параллельно друг другу с юстировкой их центров по одной оси проходящей через центр магнитопрозрачной полимерной сферы 3, и оптическую ось второго внешнего источника возбуждения квантовых точек 12, осуществляющего возбуждение квантовых точек структуры ядро-оболочка 6 с обратной стороны оптомагнитопрозрачной подложки 18, которые недоступны для возбуждения с лицевой стороны первым внешним источником возбуждения квантовых точек 11 из-за большой глубины погружения или из-за реакции живого биологического объекта диагностирования 19 на воздействия вызывающее деформацию (искривление) стенок сканируемого наноколодца.Using the C-shaped synchronously centering bracket 17, the cantilever 1 is synchronously moved with an electrically conductive magnetic-transparent probe needle 2, along X, Y coordinates and the first flat microcoil 13 synchronously with the second flat microcoil 14, which are rigidly fixed and aligned with each other with alignment their centers along the same axis passing through the center of the magnetic transparent polymer sphere 3, and the optical axis of the second external source of excitation of quantum dots 12, carrying out the excitation of quantum dots st core-shell 6 structures on the reverse side of the optic-translucent substrate 18, which are not accessible from the front side by the first external source of excitation of quantum dots 11 due to the great depth of immersion or due to the response of the living biological object of diagnosis 19 to effects causing deformation (curvature) of the walls scanned nanowin.

Первый внешний источник возбуждения квантовых точек 11 осуществляет возбуждение квантовых точек на начальных стадиях погружения (сканирования), расположенных в верхней полусфере магнитопрозрачной полимерной сферы 3.The first external source of excitation of quantum dots 11 excites quantum dots at the initial stages of immersion (scanning) located in the upper hemisphere of the magnetically transparent polymer sphere 3.

Второй внешний источник возбуждения квантовых точек 12 осуществляет возбуждение квантовых точек на конечных стадиях погружения (сканирования), расположенных на нижней полусфере магнитопрозрачной полимерной сферы 3.The second external source of excitation of quantum dots 12 excites quantum dots at the final stages of immersion (scanning) located on the lower hemisphere of the magnetic-transparent polymer sphere 3.

В зависимости от программы исследований и для определения электрических реакций на определенной глубине погружения временные комбинации импульсов возбуждений с длиной волны λ1 квантовых точек, расположенных в верхней или в нижней полусфере, могут происходить одновременно или раздельно, по мере перемещения магнитопрозрачной полимерной сферы 3 по наноколодцу.Depending on the research program and to determine electrical reactions at a certain immersion depth, temporary combinations of excitation pulses with a wavelength λ1 of quantum dots located in the upper or lower hemisphere can occur simultaneously or separately as the magnetic polymeric sphere 3 moves along the nanodice.

Элементы 1, 2, 3, 17 выполнены магнитопрозрачными (магнитодиэлектрическими), что достигается отсутствием в их структурах ферромагнитных примесей. Нанометровые сквозные поры малого 4 диаметра заполнены квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, возбуждение которых осуществляется первым внешним источником возбуждения квантовых точек 11 (например, лазерным диодом), расположенным у основания магнитопрозрачного кантилевера 1 с направлением излучения, ориентированным на центр магнитопрозрачной полимерной сферы 3. Нанометровые сквозные поры большого 5 диаметра заполнены магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка. Вторая плоская микрокатушка 14 размещена на оптомагнитопрозрачной подложке для прохождения через нее излучения с длиной волны λ1, для возбуждения перемещаемых в исследуемом наноколодце квантовых точек структуры ядро-оболочка 6 с обратной стороны оптомагнитопрозрачной подложки 18. Ядро каждой магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка состоит из магнитожесткого материала, а внешняя оболочка сформирована из магнитомягкого материала. Дистанционное управление траекторией и скоростью реверсивного перемещения магнитопрозрачной полимерной сферы 3 по наноколодцу объекта диагностирования 19 осуществляется за счет взаимодействия постоянного магнитного поля магнитных 7 наночастиц 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 и второго ЦАП 15 и ЦАП 16 (их разрядность и быстродействие) определяется диапазоном проводимых диагностических исследований.Elements 1, 2, 3, 17 are magnetically transparent (magnetodielectric), which is achieved by the absence of ferromagnetic impurities in their structures. Nanometer through pores of small 4 diameters are filled with quantum dots 6 of the core-shell structure, which are excited by the first external source of excitation of quantum dots 11 (for example, a laser diode) located at the base of a magnetic transparent cantilever 1 with a radiation direction oriented to the center of the magnetic transparent polymer sphere 3. Nanometer through pores of large 5 diameter are filled with magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure. The second flat microcoil 14 is placed on an optomagnetransparent substrate for transmitting radiation with a wavelength λ1 through it to excite the quantum dots of the core-shell 6 in the nanotube of the optomagnetransparent substrate 18. The core-sheath of the magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure consists of magnetic-hard material, and the outer shell is formed of a magnetic material. The remote control of the trajectory and speed of the reversible movement of the magnetically transparent polymer sphere 3 through the nano-well of the diagnostic object 19 is carried out by the interaction of a constant magnetic field of magnetic 7 core-shell nanoparticles with a changing (in magnitude and direction vector) magnetic field created by the first flat 13 and second flat 14 micro-coils consisting of one or more spiral coils, the conclusions of which are connected respectively to the outputs of the first DAC 15 and the second DAC 16. The type used by the first and second DAC 15 and DAC 16 (their capacity and speed) is determined by the range of diagnostic tests.

На выносном элементе А (10:1) фиг. 2 представлены элементы в разрезе, где: магнитопрозрачная полимерная сфера 3, с нанометровыми сквозными порами 4 малого диаметра, заполненными квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, нанометровые сквозные поры большого 5 диаметра заполнены магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка.On detail A (10: 1) of FIG. 2 shows the elements in section, where: a magneto-transparent polymer sphere 3, with nanometer through pores 4 of small diameter, filled with quantum dots 6 of the core-shell structure, nanometer through pores of a large 5 diameter filled with magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure.

Магнитопрозрачная полимерная сфера 3 соединена с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, через двухслойную углеродную нанотрубку 8 структуры типа «русская матрешка» (russian dolls), представляющую совокупность коаксиально вложенных друг в друга однослойных углеродных нанотрубок 9 и 10, 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 нанотрубки 9, 10 образуют наноподшипник скольжения для перемещения магнитопрозрачной полимерной сферы 3 по электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей 2 игле с минимальным трением. Внутренняя поверхность вложенной углеродной нанотрубки малого диаметра 9 соединена с поверхностью электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, а внешняя поверхность внешней углеродной нанотрубки большего диаметра 10 продета и закреплена в одной из нанометровых сквозных пор малого диаметра 4 магнитопрозрачной полимерной сферы 3, покрытой защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем.The magneto-transparent polymer sphere 3 is connected to an electrically conductive magneto-transparent probe needle 2, through a two-layer carbon nanotube 8 of the Russian Matryoshka structure (Russian dolls), representing a set of single-layer carbon nanotubes 9 and 10 coaxially nested into each other, with a distance between adjacent graphite layers (between each other) distance), close to the value (approximately equal) of 0.34 nm, at which the van der Waals forces are minimal. Nested single-layer carbon nanotubes 9, 10 form a sliding bearing to move the magnetic polymeric sphere 3 along an electrically conductive magnetic translucent 2-needle probe with minimal friction. The inner surface of a small-diameter nested carbon nanotube 9 is connected to the surface of an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2, and the outer surface of an outer carbon nanotube of a larger diameter 10 is threaded and fixed in one of the nanometer through pores of small diameter 4 with a magneto-transparent polymeric sphere 3 coated with a protective optical-transparent polymer layer.

Минимальный диаметр магнитопрозрачной полимерной сферы 3 определяется минимальным количеством легированных в нее квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка и магнитных наночастич 7 структуры ядро-оболочка, образующих в совокупности нанокомпозитный излучающий элемент, параметры электромагнитного излучения которого определяются классом диагностируемого объекта 19. Стрелками указываются направления входящего λ1 и преобразованного λ2 по длине волны излучения, где λ1 - длина волны внешнего электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка 6, вызывающего их люминесценцию, λ2 - длина волны люминесценции квантовых точек структуры ядро-оболочка 6, смещенных на стоксовый сдвиг относительно длины волны λ1. Стрелками с символом

и

(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 7 наночастиц структуры ядро-оболочка, закрепленных в корпусе магнотопрозрачной полимерной сферы 3, которая в свою очередь перемещает закрепленные в ней квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка, при взаимодействии разнополярных или однополярных магнитных полей. Двунаправленной стрелкой с символом ΔZ показан примерный диапазон сканирования боковых стенок наноколодцев по координате Z объекта диагностирования 19.The minimum diameter of the magnetically transparent polymer sphere 3 is determined by the minimum number of quantum dots 6 in the core-shell structure and magnetic nanoparticles 7 core-shell structures that together form a nanocomposite radiating element, whose electromagnetic radiation parameters are determined by the class of the object being diagnosed 19. Arrows indicate the directions of the incoming λ1 and converted λ2 by the wavelength of the radiation, where λ1 is the wavelength of the external electromagnetic radiation to excite the quantum ovyh points core-shell structure 6, causing their luminescence, λ2 - the length of the quantum dot luminescence wave structure of the core-shell 6, offset by Stokes shift relative to the wavelength λ1. Arrows with symbol

and

(the first and second magnetic induction vectors) shows the direction of the magnetic field lines of external magnetic fields created by the first flat 13 and second flat 14 microcoils. An external magnetic field attracts or repels magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure fixed in the body of a magnetically transparent polymeric sphere 3, which in turn displaces the quantum dots 6 fixed in it by the core-shell structure when interacting bipolar or unipolar magnetic fields. A bidirectional arrow with the ΔZ symbol shows the approximate scanning range of the side walls of nanodolves along the Z coordinate of the object to be diagnosed 19.

В зависимости от видов объектов диагностирования, методов диагностирования (например, диагностирование магнито-оптоэлектронных наноструктур или элементов магнито-термо-светочувствительных наноструктур живых биологических объектов при проведении исследований в области нейрофотоники), используемые для легирования квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка могут быть как со стоксовым, так и антистоксовым сдвигом длины волны электромагнитного излучения относительно внешнего источника возбуждения квантовых точек 11 (т.е. длина волны λ1 больше λ2 или λ1 меньше λ2). Это условие обусловлено требованием помехозащищенности, тем, чтобы λ1 находилась вне диапазона длин волн, на которые реагируют все исследуемые участки диагностируемого объекта 19, а стимулирование диагностируемого объекта 19 осуществлялось только излучением квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка с длиной волны λ2, которая вызывает появление электрических сигналов откликов в точке соприкосновения вершины магнотопрозрачной электропроводящей зондирующей иглы 2 с электропроводящим участком диагностируемого объекта 19.Depending on the types of objects to be diagnosed, methods of diagnosing (for example, diagnosing magnetic-optoelectronic nanostructures or elements of magneto-thermo-photosensitive nanostructures of living biological objects when conducting research in the field of neurophotonics), quantum dots 6 for doping the core-shell structure can be the Stokes and anti-Stokes shift of the wavelength of electromagnetic radiation relative to an external source of excitation of quantum dots 11 (i.e., wavelength λ1 b More than λ2 or λ1 is less than λ2). This condition is due to the noise immunity requirement, so that λ1 is outside the range of wavelengths to which all studied areas of the diagnosed object 19 react, and stimulation of the diagnosed object 19 is carried out only by emission of quantum dots 6 of the core-shell structure with a wavelength λ2, which causes electrical response signals at the point of contact of the vertex of the magneto-transparent electrically conductive probe needle 2 with the electrically conductive part of the object being diagnosed 19.

Длина волны поглощения λ1 каждой квантовой точкой 6 структуры ядро-оболочка и длина волны излучения λ2 каждой квантовой точки 6 структуры ядро-оболочка определяется ее диаметром (в основном от 2 до 20 нанометров), сочетанием материала ядра и материала оболочки, их составом, спектром пропускания защитной прозрачной полимерной пленки и технологией изготовления самой квантовой точки структуры ядро-оболочка. Длина волны электромагнитного излучения квантовых точек, направленная на объект диагностирования, может находиться как в оптическом диапазоне, так и за его пределами, от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного излучения.Absorption wavelength λ1 each quantum dot 6 of the core-shell structure and radiation wavelength λ2 of each quantum dot 6 of the core-shell structure is determined by its diameter (generally from 2 to 20 nanometers), the combination of the core material and the shell material, their composition, transmission spectrum protective transparent polymer film and manufacturing technology of the quantum dot core-shell structure. The wavelength of electromagnetic radiation of quantum dots, aimed at the object of diagnosis, can be both in the optical range and beyond, from ultraviolet to near infrared radiation.

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.The core of each quantum dot 6 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 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 is not limited to these options .

Ферромагнитное ядро магнитной наночастицы 7 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 7 структуры ядро-оболочка может варьироваться от 3 нм до 20 нм. Внешняя оболочка (окружающая магнитный сердечник) магнитной наночастицы 7 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 7 структуры ядро-оболочка и может покрываться дополнительной биосовместимой оболочкой, что, в свою очередь, защищает исследуемый биологический диагностируемый объект 19 при частичном повреждении общей защитной оболочки магнитопрозрачной полимерной сферы 3.The ferromagnetic core of the magnetic nanoparticle 7 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 them. The size of the core of a single magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure can vary from 3 nm to 20 nm. The outer shell (surrounding the magnetic core) of the magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure is formed of a magnetic soft or superparamagnetic material, for example, it can 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 them. 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 enhances the magnetic properties of the magnetic nanoparticle 7 core-shell structure and can be covered with an additional biocompatible shell, which, in turn, protects the diagnosed biological object 19 under investigation with partial damage to the overall protective shell of the magneto-transparent polymeric sphere 3.

Для осуществления полезной модели могут быть использованы, например, известные технологии изготовления магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка (Patent Application Publication Pub. No.: US 20130195767 A1 Pub. Date: Aug. 1, 2013, MAGNETIC NANOPARTICLES; Patent Application Publication Pub. No.: US 20140225024 A1 Pub. Date: Aug. 14, 2014 CORE_SHELL STRUCTURED NANOPARTICLE HAVING HARD-SOFT, MAGNETIC HETEROSTRUCTURE, MAGNET PREPARED WITH SAID NANOPARTICLE, AND PREPARING METHOD THEREOF; Patent Application Publication Pub. No.: US 20130342297 A1 Pub. Date: Dec. 26, 2013 MAGNETIC EXCHANGE COUPLED CORE-SHELL NANOMAGNETS).For the implementation of the utility model can be used, for example, well-known manufacturing techniques of magnetic nanoparticles of the core-shell structure (Patent Application Publication Pub. No. US 20130195767 A1 Pub. Date: Aug. 1, 2013, MAGNETIC NANOPARTICLES; Patent Application Publication Pub. No .: US 20140225024 A1 Pub. Date: Aug. 14, 2014 CORE_SHELL STRUCTURED NANOPARTICLE HAVING SOFTWARE, MAGNETIC HETEROSTRUCTURE, MAGNET PREPARED WITH SAID NANOPARTICLE, AND PREPARING METHOD THEREOF; : Dec. 26, 2013 MAGNETIC EXCHANGE COUPLED CORE-SHELL NANOMAGNETS).

Для осуществления полезной модели кроме классических квантовых точек структуры ядро-оболочка могут быть использованы и ядро-многооболочные квантовые точки (Patent Application Publication Pub. No.: US 20120315391 A1 Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).In addition to the classical quantum dots of the core-shell structure, a multi-core quantum dots can be used to implement a utility model (Patent Application Publication Pub. No .: US 20120315391 A1 Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).

Изготовление излучающего элемента осуществляется легированием магнитопрозрачной полимерной сферы 3 магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка и выполняется за счет проникновения магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка в нанометровые поры 5 большого диаметра и, затем, за счет проникновения квантовых 6 точек структуры ядро-оболочка в оставшиеся не заполненными нанометровые поры малого 4 диаметра магнитопрозрачной полимерной сферы 3. Например, процесс легирования может осуществляться 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 (Patent Application Publication Pub. No.: US 20130011551 A1 Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).The manufacture of the radiating element is carried out by doping the magnetically transparent polymer sphere 3 with magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure and is carried out due to the penetration of the magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure into nanometer 5 pores of large diameter and then, due to the penetration of quantum 6 points of the core-shell structure into the remaining unfilled nanometer pores of small 4 diameters of the magnetically transparent polymer sphere 3. For example, the doping process can be process using a well-known method by immersing a glass element with nanometer pores into a solution of two or more quantum dots, followed by drying in air and filling the voids remaining between the quantum dots with resin (Patent Application Publication Pub. No .: US 20130011551 A1 Pub. Date : Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF).

Вершина электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 может быть реализована, например, по известной технологии выращивания металлических зондов для атомно-силовых микроскопов из нанопроволки (Patent №.: US 8168251 В2 date of Patent: May 1, 2012 METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS).The top of the conductive magnetic probe probe needle 2 can be implemented, for example, by the well-known technology of growing metal probes for nanowire atomic-force microscopes (Patent No.: US 8168251 B2 date of Patent: May 1, 2012 METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS).

Многослойная углеродная нанотрубка 8 состоящая из однослойной нанотрубки 9 малого диаметра, вложенной в однослойную нанотрубку большего диаметра 10 (в совокупности, используемые в качестве наноподшипника скольжения), может быть соединена с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой при помощи атомно-силового микроскопа или изготовлена выращиванием на электропроводящей 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 (Patent №.: US 8771525 В2, Date of Patent: Jul. 8, 2014, ROTARY NANOTUBE BEARING STRUCTURE AND METHODS FOR MANUFACTURING).A multilayer carbon nanotube 8 consisting of a single-layer small-diameter nanotube 9 embedded in a single-layer nanotube of a larger diameter 10 (used together as a sliding bearing) can be connected to an electrically conductive magnetic-transparent probe needle using an atomic-force microscope or made by growing an electrically conductive magnet probe needle 2 using a known technology for growing a multi-layered carbon nanotube (used as k) directly on the axis of rotation of the NEMS rotor (nano-electromechanical system) of an electric motor or gyroscope with an outer diameter of an outer carbon nanotube from 10 nm (Patent No.: US 8771525 B2, Date of Patent: Jul. 8, 2014, ROTARY NANOTUBE BEARING STRUCTURE AND METHODS FOR MANUFACTURING).

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицими структуры ядро-оболочка, работает следующим образом: магнитопрозрачный кантилевер 1 с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 подводится к объекту диагностирования 19, расположенному на оптомагнитопрозрачной подложке 18, и касается поверхности электропроводящей жидкости, которой заполнен наноколодец объекта диагностирования 19 (фиг. 2), получая данные об электрических характеристиках элемента объекта диагностирования 19, до включения и после включения первого внешнего источника возбуждения квантовых точек 11 с длиной волны λ1. В результате квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка возбуждают поверхность наноколодца диагностируемого объекта 19 излучением длинной волны λ2, определенной в зависимости от выбранного материала квантовой точки 6 структуры ядро-оболочка и соотношения диаметра ядра к толщине окружающей его оболочки. В зависимости от требуемых режимов, диагностирование может проходить как в непрерывном режиме люминесценции, так и в импульсном режиме флуоресценции (т.е. освещение локального участка объекта диагностирования только излучением λ2 квантовых точек в интервале, равному времени их флуоресценции, после выключения первого внешнего источника возбуждения квантовых точек 11 с целью исключения посторонних засветок и помех).Scanning probe of an atomic force microscope with a detachable remote controlled nanocomposite radiating element doped quantum dots and magnetic nanoparticles are core-shell structure, operates as follows: magnitoprozrachny cantilever 1 with the electroconductive magnitoprozrachnoy probe needle 2 is supplied to the diagnosis object 19 located on optomagnitoprozrachnoy substrate 18, and touches the surface of the electrically conductive fluid, which is filled with the nanotube of the object to be diagnosed 19 (Fig. 2), receiving data e about the electrical characteristics of the element diagnosis object 19, to turn on and after the first external excitation source of quantum dots 11 with wave length λ1. As a result, the quantum dots 6 of the core-shell structure excite the surface of the nanotube of the object being diagnosed 19 by emitting a long wavelength λ2 determined depending on the selected quantum-point material 6 of the core-shell structure and the ratio of the core diameter to the thickness of the surrounding shell. Depending on the required modes, diagnostics can take place both in continuous luminescence mode and in pulsed fluorescence mode (i.e., illumination of the local area of the object being diagnosed only with λ2 quantum dots in the interval equal to their fluorescence time after turning off the first external excitation source quantum dots 11 with the aim of eliminating extraneous light and interference).

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

направленное на центр перемещаемой по координате Z магнитопрозрачной полимерной сферы 3. Магнитные полюса всех магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка постоянно ориентированы параллельно электропроводящей 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 D / A converter 15, which, depending on the research program chosen, determines the shape and repetition rate of the electrical signal applied to the winding of the first flat 13 micro-coil creating an external control magnetic field

directed to the center of the magneto-transparent polymer sphere 3 moved along the Z coordinate. The magnetic poles of all magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure are constantly oriented parallel to the electrically conductive magnetic-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, в соответствии с направлением которых при взаимодействии постоянного магнитного поля магнитопрозрачной полимерной сферы 3 с переменным магнитным полем, создаваемым первой 13 и второй 14 плоскими микрокатушками в диапазоне ΔZ происходит последовательное перемещение магнитопрозрачной полимерной сферы 3 с квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка вниз или вверх по координате Z параллельно сканируемой боковой стенки наноколодца объекта диагностирования 19. При диагностировании глубоких наноколодцев, глубина которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы (возможно в несколько 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 структуры ядро-оболочка 7, размещенных в магнитопрозрачной полимерной сфере 3. В результате магнитопрозрачная полимерная сфера 3 соскальзывает с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 и начинает погружаться на дно наноколодца (фиг. 3), одного из элементов объекта диагностирования 19. 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

и осуществляет функции торможения или подталкивания магнотопрозрачной полимерной сферы 3 (в зависимости от полярности сигналов подаваемых на первую микрокатушку 13, она создает магнитное поле, которое притягивает или отталкивает магнитные наночастицы структуры ядро-оболочка 7, расположенные в магнитопрозрачной полимерной сфере 3), а вторая микрокатушка 14 осуществляет функции стаскивания полимерной сферы 3 с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, при выполнении условия

При обратном сканировании (в режиме «всплытие») соотношение величин

и

меняются местами

И магнитопрозрачная полимерная сфера 3, пристыковавшись, занимает исходное положение на вершине электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, (если по программе исследований требуется ее возвращение). После этого осуществляется переход к исследованию следующего наноколодца.Under the action 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 amplitudes and duration), the first flat 13 microcoil and the second 14 flat microcoil create an external magnetic field of varying magnitude and the direction of the magnetic field lines, in accordance with the direction of which, in the interaction of a constant magnetic field of a magnetically transparent polymer sphere 3 with a variable magnetic field created by the first 13 and 14 with flat microcoils in the ΔZ range, the magnetically transparent polymer sphere 3 is sequentially moved with quantum dots 6 of the core-shell structure down or up along the Z coordinate parallel to the scanned side wall of the nanodig of the diagnostic object 19. When diagnosing deep nanodrobes, the depth of which is greater than the length of the electroconducting magneto-transparent probe needle (possibly several times), a code is applied to the input of the second D / A converter 16, which increases the current passing through the winding of the second flat micro coil 14, which, in turn, increases the force of attraction of the magnetic nanoparticles of the core-shell structure 7, placed in a magnetic transparent polymer sphere 3. As a result, the magnetic transparent polymer sphere 3 slides off the conductive magnetic transparent needle 2 and begins to sink to the bottom of the nanodic (Fig. 3), one of the elements of the object to be diagnosed 19. The scanning speed of the walls of the nanotun is determined by the rate of change of the binary code entering the input of the first DAC 15 and the second 16 DAC. In the "dive" mode (Fig. 3), the first flat microcoil 13 creates a field

and performs the functions of braking or pushing the fuzzy polymer sphere 3 (depending on the polarity of the signals supplied to the first micro-coil 13, it creates a magnetic field that attracts or repels magnetic nanoparticles of the core-shell structure 7 located in the magneto-transparent polymer sphere 3), and the second micro-coil 14 performs the functions of pulling off the polymer sphere 3 from the electrically conductive magnetic-transparent probe needle 2, if the condition

In the reverse scan (in the "ascent" mode) the ratio of

and

change places

And the magnetically transparent polymer sphere 3, when docked, occupies the initial position on the top of the electroconductive magnetic-transparent probe needle 2 (if according to the research program its return is required). After this, a transition is made to the study of the next nanowire.

Предложенная конструкция сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, также обеспечивает при сканировании поверхности объекта диагностирования атомно-силовым микроскопом возможность осуществления съема топологического распределения характеристик электрических сигналов на поверхности объекта диагностирования, в зависимости от стимулирующего воздействия определенной длины волны электромагнитного излучения и магнитного поля на каждый наноколодец с координатами X, Y, непосредственно расположенный под вершиной электропроводящей магнотопрозрачной иглы и получить дополнительную информацию при сканировании по координате Z наноколодцев, глубинны которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы. Это позволяет осуществить управление поведением исследуемых живых биологических объектов, обнаружить и исследовать их отдельные точечные опто-магнито-термо чувствительные участки, изменяющие свои электрические свойства при одновременном точечном наноразмерном стимулирующем воздействии электромагнитного излучения оптического диапазона λ2, в сочетании с воздействием постоянным или импульсным магнитным полем или точечным тепловым излучением на различных ранее не доступных для проведения исследований глубинах. Например, при проведении сканирования по координате Z сенсорных наноструктур, расположенных на стенках наноколцев на больших глубинах, в несколько раз больших длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.The proposed design of a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure also provides, when scanning the surface of an object diagnosed with an atomic force microscope, the ability to pick up the topological distribution of electrical signal characteristics on the surface of the object being diagnosed depending on the stimulating effect of a certain length in Electromagnetic radiation and magnetic field for each nanotube with coordinates X, Y, directly located under the top of the electrically conductive magnetotransparent needle and get additional information when scanning along the Z coordinate of nanodicles, which are deeper than the length of the electrically conductive magnetotransparent probe needle. This allows controlling the behavior of the living biological objects under study, detecting and investigating their individual point opto-magnetically-thermo-sensitive areas that change their electrical properties with the simultaneous point-like nano-sized stimulating effect of the electromagnetic radiation of the λ2 optical range, in combination with a constant or pulsed magnetic field or point thermal radiation at different depths previously not available for research. For example, when scanning along the Z coordinate of sensory nanostructures located on the walls of nanocolumns at great depths, several times greater than the length of an electrically conductive magnetic-transparent probe needle, which previously could not be done with known probes.

Claims

Scanning probe of an atomic-force microscope with a detachable remote-controlled nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, including a two-layer carbon nanotube, a magneto-transparent cantilever with an electrically conductive probe needle, threaded into a carbon nanotube. the outer surface of which is fixed in a magneto-transparent polymeric sphere containing through nanometer pores of small and large diameters, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles with the same orientation direction of the poles, core-shell structures, covered on the outside with a protective optical magnetic transparent polymer layer, the first external source of excitation of quantum dots, the first external source of the magnetic field in the form of the first flat microcoil connected to the output of the first DAC, characterized in that it contains the second external source of excitation of quantum dots, the second external source of the magnetic field in the form a second flat microcoil placed on an optomagnetransparent substrate, a second DAC, a C-shaped synchronizing centering bracket attached to the cantilever with the upper part and a second external source of excitation of quantum dots to the second external DAC source connected to the second external magnetic field in the form of a second flat microcoil placed on an optomagnetransparent substrate mounted on the lower end of the C-shaped synchronous-centering magnetotransparent bracket on the opposite upper terminal hour Which fixed the first flat microcoil flat surface parallel to the flat surfaces of the second microcoil and parallel between them optomagnetransparent substrate placed on its front side of the object of diagnosis, and the optical axis of the second excitation source of quantum dots is set so that it passes through the centers of the first and second flat microcoils and the center of the magnetically transparent polymer sphere.