RU2615708C1 - Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure - Google Patents

Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure Download PDF

Info

Publication number
RU2615708C1
RU2615708C1 RU2016101377A RU2016101377A RU2615708C1 RU 2615708 C1 RU2615708 C1 RU 2615708C1 RU 2016101377 A RU2016101377 A RU 2016101377A RU 2016101377 A RU2016101377 A RU 2016101377A RU 2615708 C1 RU2615708 C1 RU 2615708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
quantum dots
shell structure
magnetic
magnetically transparent
Prior art date
Application number
RU2016101377A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Линьков
Николай Владимирович Вишняков
Юрий Владимирович Линьков
Павел Владимирович Линьков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2016101377A priority Critical patent/RU2615708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2615708C1 publication Critical patent/RU2615708C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/08—Probe characteristics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: magnetic transparent cantilever connected to the conductive magnetic transparent probing needle, the top of which is connected to magnetic transparent polymer spheres with nanometer conical pores smaller diameter that are filled with quantum structures dots core-shell and the surface of the probe tip of the needle slidably connected by means of two nested carbon nanotubes magnetic transparent glass area with through-nanometer pores of small and large diameter, filled respectively quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure.
EFFECT: possibility of scanning sidewalls 3D nanoscale objects and nano-wells coordinate Z with the simultaneous combination of a point heat combinations of magnetic and electromagnetic optical length exposure wavelength while measuring the mechanical response at a common point on the surface of diagnosing object with coordinates X, Y without affecting the neighboring portions.
2 dwg

Description

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

Известен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер с зондирующей иглой, вершина которой соединена со сферой, выполненной из стекла с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытой защитным полимерным слоем, прозрачным для внешнего электромагнитного источника излучения и излучения, генерируемого квантовыми точками структуры ядро-оболочка. Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного воздействия с измерением механической реакции (модуля упругости) на это стимулирующее воздействие в одной точке поверхности объекта диагностирования [1].A probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of a core-shell structure, including a cantilever with a probe needle, the tip of which is connected to a sphere made of glass with nanometer pores filled with quantum dots of a core-shell structure coated with a protective polymer layer, is known transparent to an external electromagnetic source of radiation and radiation generated by quantum dots of the core-shell structure. The technical result is the possibility of a simultaneous combination of electromagnetic effects with the measurement of a mechanical reaction (elastic modulus) to this stimulating effect at one point on the surface of the diagnostic object [1].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности осуществления сканирования боковых стенок 3D нанообъектов и наноколодцев по координате Z с одновременным сочетанием комбинаций точечного теплового, магнитного и электромагнитного с оптической длиной волны воздействия с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) 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 scan the side walls of 3D nano-objects and nanowells in the Z coordinate with the simultaneous combination of thermal, magnetic and electromagnetic points with an optical wavelength while measuring the mechanical reaction (elastic modulus) for this stimulating effect at one common point surfaces of the diagnostic object with coordinates X, Y, without affecting neighboring areas.

Известен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом на основе квантовых точек и магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер с магнитопрозрачной зондирующей иглой, вершина которой соединена со сферой, выполненной из полимера с нанометровыми порами, заполненными квантовыми точками и магнитными частицами структуры ядро-оболочка, покрытой защитным полимерным слоем, прозрачным для внешнего электромагнитного источника излучения и излучения, генерируемого квантовыми точками структуры ядро-оболочка, внешний источник магнитного поля в виде плоской микрокатушки, соединенной с выходом ЦАП. Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного воздействия с измерением механической реакции (модуля упругости) на это стимулирующее воздействие в одной точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки [2].A known atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element based on quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, comprising a cantilever with a magnetically transparent probe needle, the tip of which is connected to a sphere made of a polymer with nanometer pores filled with quantum dots and magnetic particles of the core structure -clad coated with a protective polymer layer transparent to an external electromagnetic source of radiation and radiation generated by quantum dots of the structure core-shell, an external source of magnetic field in the form of a flat microcoil connected to the output of the DAC. The technical result is the possibility of a simultaneous combination of electromagnetic effects with the measurement of a mechanical reaction (elastic modulus) to this stimulating effect at one point on the surface of the diagnostic object without affecting neighboring areas [2].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности осуществления сканирования боковых стенок 3D нанообъектов и наноколодцев по коодинате Z с одновременным сочетанием комбинаций точечного теплового, магнитного и электромагнитного с оптической длиной волны воздействия с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) 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 scan the side walls of 3D nano-objects and nanowells along the Z coordinate with the simultaneous combination of thermal, magnetic and electromagnetic points with an optical wavelength of impact with simultaneous measurement of the mechanical reaction (elastic modulus) to this stimulating effect at one common point surfaces of the diagnostic object with coordinates X, Y, without affecting neighboring areas.

Отличие предлагаемого технического решения от изложенных выше решений заключается в том, что магнитопрозрачная стеклянная сфера соединена с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой через двухслойную углеродную нанотрубку, что позволяет осуществлять оптическое стимулирование при линейном перемещении с минимальным трением по электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей игле под управлением магнитного поля, создаваемого плоской микрокатушкой, без отрыва электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы от контролируемой точки наноструктуры. Возможность опускания и подъема магнитопрозрачной стеклянной сферы с квантовыми точками структуры ядро-оболочка в наноколодцы исследуемых наноструктур позволяет сканировать труднодоступные боковые стенки и анализировать изменение механических свойств дна наноколодцев при воздействии на тот или иной точечный облучаемый участок боковой стенки. Приближение или удаление сферы с квантовыми точками к диагностируемой поверхности позволяет обнаружить эффекты резонансного безызлучательного переноса энергии при оптическом возбуждении и механическом съеме информации, например при диагностировании оптомеханических структур в наноэлектронике или исследовании механических откликов на оптическое стимулирующее воздействие на микробиологические структуры в оптогенетике.The difference between the proposed technical solution and the above solutions is that the magnetically transparent glass sphere is connected to the electrically conductive magnetically transparent probe needle through a two-layer carbon nanotube, which allows optical stimulation during linear movement with minimal friction along the electrically conductive magnetically transparent probe needle under the control of a magnetic field created by a plane field microcoil, without tearing off the electrically conductive magnetically transparent probe needle from troliruemoy point nanostructure. The possibility of lowering and raising a magnetically transparent glass sphere with quantum dots of the core-shell structure into the nanowells of the nanostructures under study makes it possible to scan hard-to-reach side walls and analyze the change in the mechanical properties of the bottom of nanowells when a particular irradiated point on the side wall is exposed. The approximation or removal of a sphere with quantum dots to the surface being diagnosed makes it possible to detect the effects of resonant non-radiative energy transfer during optical excitation and mechanical information retrieval, for example, when diagnosing optomechanical structures in nanoelectronics or studying mechanical responses to optical stimulating effects on microbiological structures in optogenetics.

Техническим результатом является возможность осуществления сканирования боковых стенок наноколодцев, 3D нанообъектов, приближение или удаление точечного стимулирующего воздействия к поверхности диагностируемого 2D нанообъекта при одновременном сочетании воздействия на диагностируемый объект магнитного, теплового и электромагнитного в оптическом диапазоне волн излучения с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования с координатами X, Y, без отрыва, смещения, нарушения механического контакта вершины зондирующей иглы и без влияния на соседние участки.The technical result is the ability to scan the side walls of nanowells, 3D nanoobjects, approximate or remove a point stimulating effect to the surface of the diagnosed 2D nanoobject while simultaneously combining exposure to the diagnosed object with magnetic, thermal and electromagnetic radiation in the optical wavelength range while measuring the mechanical reaction (elastic modulus) on this stimulating effect at one common point on the surface of the object of diagnosis with X, Y ordinates, without separation, displacement, violation of the mechanical contact of the tip of the probe needle and without affecting neighboring areas.

Технический результат предложенного изобретения достигается совокупностью существенных признаков, а именно: сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий магнитопрозрачные кантилевер с зондирующей иглой, вершина которой соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытой защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, внешний источник магнитного поля в виде плоской микрокатушки, соединенной с выходом ПАП, магнитопрозрачную стеклянную сферу со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, двухслойную углеродную нанотрубку, состоящую из подвижной однослойной углеродной нанотрубки большего диаметра длиной, равной диаметру магнитопрозрачной стеклянной сферы со сквозными нанометровыми порами, и вложенной в нее с зазором, приближенно равным расстоянию между слоями кристаллического графита, однослойной углеродной нанотрубки меньшего диаметра длиной, равной максимальной глубине сканируемых боковых стенок наноколодцев, причем внутренняя поверхность вложенной углеродной нанотрубки малого диаметра жестко соединена с внешней поверхностью выполненной электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, а внешняя поверхность внешней подвижной углеродной нанотрубки большего диаметра продета и жестко закреплена в одной из нанометровых сквозных пор малого диаметра магнитопрозрачной стеклянной сферы, причем одноименные полюса всех магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, размещенных в ней, ориентированы в одном направлении и расположены параллельно вершине электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы.The technical result of the proposed invention is achieved by a combination of essential features, namely: a scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, including a magnetically transparent cantilever with a probe needle, the tip of which is connected to a magnetically transparent polymer sphere with nanometer the conical pores of the smallest diameter, which are filled with quantum dots of the core-shell structure, are covered a protective opto-magnetically transparent polymer layer, an external source of excitation of quantum dots, an external source of magnetic field in the form of a flat microcoil connected to the PAP output, a magnetically transparent glass sphere with through nanometer pores of small and large diameters, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, two-layer carbon nanotube, consisting of a moving single-layer carbon nanotube with a larger diameter equal to the diameter of magnetically transparent of a glass sphere with through nanometer pores, and inserted into it with a gap approximately equal to the distance between the layers of crystalline graphite, a single-walled carbon nanotube of smaller diameter with a length equal to the maximum depth of the side walls of nanowells scanned, and the inner surface of the embedded carbon nanotube of small diameter is rigidly connected to the outer the surface of the electrically conductive magnetically transparent probe needle, and the outer surface of the outer movable carbon nanotube is large its diameter is threaded and rigidly fixed in one of the nanometer through pores of a small diameter magnetically transparent glass sphere, the poles of the same name of all magnetic nanoparticles of the core-shell structure placed in it are oriented in the same direction and are parallel to the top of the electrically conductive magnetically transparent probe.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлен сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с 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 нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.The invention is illustrated in FIG. 1, which presents a scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure. In FIG. Figure 2 shows an extension element A (10: 1) on an enlarged scale and in section, illustrating the construction of a scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure.

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, фиг. 1, состоит из: магнитопрозрачного кантилевера 1, соединенного с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, вершина которой продета во внутреннюю поверхность внутренней углеродной нанотрубки малого диаметра 9, внешняя поверхность которой продета во внутреннюю поверхность внешней углеродной нанотрубки большего диаметра 10 (образующие в совокупности наноподшипник скольжения в виде двухслойной углеродной нанотрубки 8), внешняя поверхность которой продета в одну из сквозных пор 4 малого диаметра магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 с нанометровыми сквозными порами малого 4 диаметра и с нанометровыми сквозными порами большого 5 диаметра.A scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, FIG. 1, consists of: an magnetically transparent cantilever 1 connected to an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2, the tip of which is threaded into the inner surface of an inner carbon nanotube of small diameter 9, whose outer surface is threaded into the inner surface of an outer carbon nanotube of larger diameter 10 (which together form a sliding nanoship in the form of a two-layer carbon nanotube 8), the outer surface of which is threaded into one of the through pores 4 of a small diameter magnetically transparent glass Thera 3 with nanometer through-pores of small diameter and 4 with nanometer large through-pores of 5 diameter.

Элементы 1, 2, 3, 8 выполнены магнитопрозрачными (магнитодиэлектрическими), что достигается отсутствием в их структурах ферромагнитных примесей. Нанометровые сквозные поры малого 4 диаметра заполнены сферическими квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, возбуждение которых осуществляется внешним источником возбуждения квантовых точек 14 с длиной волны излучения (например, лазерным диодом), расположенным у основания магнитопрозрачного кантилевера 1, с направлением излучения, ориентированным на центр магнитопрозрачной стеклянной сферы 3. Нанометровые сквозные поры большого 5 диаметра заполнены сферическими магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка.Elements 1, 2, 3, 8 are made magnetically transparent (magnetodielectric), which is achieved by the absence of ferromagnetic impurities in their structures. The nanometer through pores of small 4 diameters are filled with spherical quantum dots 6 of the core-shell structure, the excitation of which is carried out by an external source of excitation of quantum dots 14 with a radiation wavelength (for example, a laser diode) located at the base of the magnetically transparent cantilever 1, with the radiation direction oriented to the center magnetically transparent glass sphere 3. Nanometer-sized pores of large diameter 5 are filled with spherical magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure.

Ядро каждой сферической магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка состоит из магнитожесткого материала, а внешняя оболочка сформирована из магнитомягкого материала. Управление перемещением (вверх или вниз) магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 относительно объекта диагностирования 18 осуществляется за счет взаимодействия постоянного магнитного поля сферических магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка с изменяющимся (по величине и вектору направления) магнитным полем, создаваемым плоской 15 микрокатушкой, расположенной над основанием электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей 2 иглы и состоящей из одного или нескольких спиралевидных витков, выводы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 16. Тип используемого ЦАП 16 (его разрядность и быстродействие) определяется диапазоном проводимых диагностических исследований.The core of each spherical magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure consists of a magnetically rigid material, and the outer shell is formed of a soft magnetic material. The movement (up or down) of the magnetically transparent glass sphere 3 relative to the diagnostic object 18 is controlled by the interaction of a constant magnetic field of spherical magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure with a changing (in magnitude and direction vector) magnetic field created by a flat 15 microcoil located above the base electrically conductive magnetically transparent probing 2 needles and consisting of one or more spiral turns, the conclusions of which are connected to the output of the digital channel traction converter (DAC) 16. The type of DAC 16 (its capacity and speed) determined by the range of diagnostic tests conducted.

Также на фиг. 1 представлена подложка 17 с размещенным на ней диагностируемым объектом 18 в момент соприкосновения его с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 (элементы 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 приведены в увеличенном масштабе на фиг. 2).Also in FIG. 1 shows a substrate 17 with a diagnosed object 18 placed on it at the moment of contact with an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 (elements 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 are shown in enlarged scale in Fig. 2 )

На выносном элементе А (10:1), фиг. 2, представлены элементы в разрезе, где магнитопрозрачная стеклянная сфера 3 с нанометровыми сквозными порами 4 меньшего диаметра, заполненными сферическими квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, нанометровыми сквозными порами большого 5 диаметра, заполненными сферическими магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка.On the extension element A (10: 1), FIG. Figure 2 shows the elements in the section, where a magnetically transparent glass sphere 3 with nanometer through pores 4 of smaller diameter, filled with spherical quantum dots 6 of the core-shell structure, nanometer through pores of large 5 diameter, filled with spherical magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure.

На вершине магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, выполненной электропроводящей с целью исключения электризации, жестко закреплена полимерная сфера 11 с конусообразными нанопорами наименьшего диаметра 12, заполненными квантовыми точками 13 структуры ядро-оболочка наименьшего диаметра с длиной волны излучения λ3. Эта сфера служит для точечного неразрушающего механического зондирования, например, участков мембран клеток, дна наноколодцев при исследовании их оптомеханических свойств.A polymer sphere 11 with conical nanopores of the smallest diameter 12, filled with quantum dots 13 of the core-shell structure of the smallest diameter with a radiation wavelength of λ 3 is rigidly fixed on top of a magnetically transparent probe 2 made electrically conductive to prevent electrification. This sphere is used for point non-destructive mechanical sounding, for example, sections of cell membranes, the bottom of nanowells when studying their optomechanical properties.

Магнитопрозрачная стеклянная 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 стеклянной сферы 3 по электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей 2 игле с минимальным трением на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев. 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 меньшего диаметра 4 магнитопрозрачной стеклянной сферы 3, покрытой защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем. Длиной углеродной нанотрубки 9 определяется диапазон (ΔZ) сканирования боковой поверхности наноколодцев объекта диагностирования 18 и максимальное расстояние удаления магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 с излучающими элементами от подложки 17 по координате Z.A magnetically transparent glass sphere 3 is connected to an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 through a two-layer carbon nanotube 8 of the Russian dolls type, which is a collection of single-layer carbon nanotubes 9 and 10 coaxially inserted into each other with the distance between adjacent graphite layers (intertubular distance) close to the value (approximately equal) of 0.34 nm, at which the Van der Waals forces are minimal. Single-walled carbon nanotubes 9, 10 inserted into one another form a sliding nanosized bearing for moving a magnetically transparent glass sphere 3 along an electrically conductive magnetically transparent probing 2 needle with minimal friction for a distance equal to the maximum depth of the studied nanowells. The inner surface of the embedded carbon nanotube of small diameter 9 is connected to the surface of the electrically conductive magnetically transparent probing needle 2, and the outer surface of the outer carbon nanotube of larger diameter 10 is threaded and fixed in one of the nanometer through pores of smaller diameter 4 of the magnetically transparent glass sphere 3, coated with a protective optically magnetically transparent polymer layer. The length of the carbon nanotube 9 determines the range (ΔZ) of scanning the side surface of the nanowells of the diagnostic object 18 and the maximum distance of removal of the magnetically transparent glass sphere 3 with radiating elements from the substrate 17 along the Z coordinate.

Минимальный диаметр магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 определяется минимальным количеством легированных в нее сферических квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка и сферических магнитных наночастиц 7 структуры ядро-оболочка, образующих в совокупности подвижный нанокомпозитный излучающий элемент. Минимальный диаметр магнитопрозрачной полимерной сферы 11 определяется минимальным количеством легированных в нее сферических квантовых точек 13 наименьшего диаметра структуры ядро-оболочка, образующих в совокупности неподвижный нанокомпозитный излучающий элемент. Параметры электромагнитного излучения подвижного (магнитопрозрачная стеклянная сфера 3) и неподвижного (магнитопрозрачная полимерная сфера 11) нанокомпозитного излучающего элемента определяются классом диагностируемого объекта 18. Стрелками указываются направления входящего λ1 и преобразованного λ2 и λ3 по длине волны излучения, где λ1 - длина волны внешнего электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек, вызывающего их люминесценцию, λ2 - длина волны люминесценции квантовой точки, смещенной на стоксовый сдвиг относительно длины волны λ1, λ3 - длина волны люминесценции квантовой точки, смещенной на стоксовый сдвиг относительно длины волны λ1 или λ2. Стрелками с символом

Figure 00000001
(вектор магнитной индукции) показано направление магнитных силовых линий внешнего магнитного поля, создаваемого плоской 15 микрокатушкой. Внешнее магнитное поле осуществляет притяжение или отталкивание магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка, закрепленных в корпусе магнитопрозрачной стеклянной сферы 3, которая в свою очередь перемещает закрепленные в ней квантовые точки 6 при взаимодействии разнополярных или однополярных магнитных полей. Двунаправленной стрелкой с символом ΔZ показан примерный диапазон сканирования боковых стенок наноколодцев по координате Z объекта диагностирования 18.The minimum diameter of the magnetically transparent glass sphere 3 is determined by the minimum number of spherical quantum dots 6 of the core-shell structure and spherical magnetic nanoparticles 7 of the core-shell structure doped into it, which together form a movable nanocomposite emitting element. The minimum diameter of the magnetically transparent polymer sphere 11 is determined by the minimum number of spherical quantum dots 13 doped into it, the smallest diameter of the core-shell structure, which together form a stationary nanocomposite emitting element. The electromagnetic radiation parameters of the moving (magnetically transparent glass sphere 3) and stationary (magnetically transparent polymer sphere 11) nanocomposite emitting element are determined by the class of the diagnosed object 18. The arrows indicate the directions of the incoming λ 1 and converted λ 2 and λ 3 according to the radiation wavelength, where λ 1 is the length waves of external electromagnetic radiation to excite quantum dots causing their luminescence, λ 2 is the luminescence wavelength of a quantum dot shifted by the Stokes shift but the wavelength λ 1 , λ 3 is the luminescence wavelength of a quantum dot shifted by the Stokes shift relative to the wavelength λ 1 or λ 2 . Arrows with a symbol
Figure 00000001
(magnetic induction vector) shows the direction of the magnetic lines of force of the external magnetic field generated by the flat 15 microcoil. An external magnetic field attracts or repels magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure, which are fixed in the casing of a magnetically transparent glass sphere 3, which in turn moves the quantum dots 6 fixed in it during the interaction of unipolar or unipolar magnetic fields. The bidirectional arrow with the symbol ΔZ shows the approximate scanning range of the side walls of the nanowells along the Z coordinate of the diagnostic object 18.

В зависимости от видов объектов диагностирования, методов диагностирования (например, диагностирование магнитооптоэлектронных наноструктур или магнитотермосветочувствительных наноструктур биологических объектов), используемые для легирования сферические 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 14 (т.е. длина волны λ1 больше λ2, λ3 или λ1 меньше λ2, λ3). Это условие обусловлено требованием помехозащищенности, тем, чтобы λ1 находилась вне диапазона длин волн, на которые реагируют все исследуемые участки диагностируемого объекта 18, а стимулирование участков диагностируемого объекта 18 осуществлялось только излучением сферических квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка с длиной волны λ2 и излучением квантовых точек 13 структуры ядро-оболочка с длиной волны λ3, которая вызывает изменение модуля упругости отдельных локальных участков диагностируемого объекта 18 в непосредственной близости от точки соприкосновения магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 с объектом диагностирования 18.Depending on the types of objects to be diagnosed, diagnostic methods (for example, the diagnosis of magneto-optoelectronic nanostructures or magnetothermal photosensitive nanostructures of biological objects), the spherical quantum dots 6 of the core-shell structure used for doping can be either with a Stokes or anti-Stokes wavelength shift of electromagnetic radiation relative to an external source excitation of quantum dots 14 (i.e., the wavelength λ 1 is greater than λ 2 , λ 3 or λ 1 is less than λ 2 , λ 3 ). This condition is due to the requirement of noise immunity, so that λ 1 is outside the wavelength range to which all the studied sections of the diagnosed object 18 respond, and the sections of the diagnosed object 18 are stimulated by radiation of spherical quantum dots 6 of the core-shell structure with a wavelength of λ 2 and by radiation of quantum dots 13 of the core-shell structure with a wavelength of λ 3 , which causes a change in the elastic modulus of individual local sections of the diagnosed object 18 in close proximity ty from the point of contact of the magnetically transparent glass sphere 3 with the object of diagnosis 18.

Длина волны поглощения λ1 каждой сферической квантовой точкой 6 структуры ядро-оболочка и длина волны излучения λ2 и λ3 каждой сферической квантовой точки 6 структуры ядро-оболочка и каждой сферической квантовой точки 13 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.The absorption wavelength λ 1 of each spherical quantum dot 6 of the core-shell structure and the radiation wavelength λ 2 and λ 3 of each spherical quantum dot 6 of the core-shell structure and each spherical quantum dot 13 of the core-shell structure is determined by its diameter (mainly from 2 up to 20 nanometers), a combination of the core material and the shell material, their composition, the transmission spectrum of the protective transparent polymer film and the manufacturing technology of the quantum dot of the core-shell structure itself. 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 сферической 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 сферической 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 spherical quantum dot 6 of the core-shell structure may, for example, include at least one material selected from the group consisting of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS and ZnO, by them. The shell of each spherical quantum dot 6 of the core-shell structure may include at least one material selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, and HgSe, but is not limited to these options.

Ферромагнитное ядро сферической магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка может, например, включать по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из Fe, Со, Ni, FeOFe2О3, NiOFe2О3, CuOFe2О3, MgOFe2О3, MnBi, MnSb, MnOFe2О3, CrO2, MnAs, SmCo, FePt или их комбинации, но не ограничивается ими. Размер ядра одной сферической магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка может варьироваться от 3 нм до 20 нм. Внешняя оболочка (окружающая магнитный сердечник) сферической магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка сформирована из магнитомягкого или суперпарамагнитного материала, например, может включать по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из Fe3О4, FeO, CoFe2О4, MnFe2О4, NiFe2О4; ZnMnFe2О4 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 сферической магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка и может покрываться дополнительной биосовместимой оболочкой, что, в свою очередь, защищает исследуемый биологический диагностируемый объект 18 при частичном повреждении общей защитной оболочки магнитопрозрачной стеклянной сферы 3.The ferromagnetic core of a spherical 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. The core size of one spherical magnetic nanoparticle 7 of the structure of the core-shell can vary from 3 nm to 20 nm. The outer shell (surrounding the magnetic core) of the spherical magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure is formed from a soft magnetic or superparamagnetic material, for example, may include at least one material selected from the group consisting of Fe 3 O 4 , FeO, CoFe 2 O 4 , MnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 ; ZnMnFe 2 O 4 or combinations thereof, but not limited to. The outer shell may have a thickness in the range from 0.5 nm to 3 nm. The outer shell protects the core from oxidation and increases the magnetic properties of the spherical magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure and can be covered with an additional biocompatible shell, which, in turn, protects the studied biological diagnosed object 18 with partial damage to the general protective shell of the magnetically transparent glass sphere 3.

Для осуществления изобретения могут быть использованы, например, известные технологии изготовления магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка [3, 4, 5].For the implementation of the invention can be used, for example, well-known manufacturing techniques of magnetic nanoparticles of the core-shell structure [3, 4, 5].

Для осуществления изобретения кроме классических квантовых точек структуры ядро-оболочка могут быть использованы и ядро-многооболочные квантовые точки [6].To implement the invention, in addition to classical quantum dots of the core-shell structure, core-multi-shell quantum dots can also be used [6].

Изготовление излучающего элемента осуществляется легированием магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 сферическими магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка и сферическими квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка и выполняется за счет проникновения сферических магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка в нанометровые поры 5 большого диаметра и, затем, за счет проникновения сферических квантовых 6 точек структуры ядро-оболочка в оставшиеся незаполненными нанометровые поры меньшего 4 диаметра магнитопрозрачной стеклянной сферы 3. Легирование магнитопрозрачной полимерной сферы 11 осуществляется за счет заполнения конусообразных сфер наименьшего диаметра квантовыми точками наименьшего диаметра структуры ядро-оболочка. 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 [7].The manufacture of the emitting element is carried out by doping a magnetically transparent glass sphere with 3 spherical magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure and spherical quantum dots 6 of the core-shell structure and is performed due to the penetration of spherical magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure into nanometer pores 5 of large diameter and then due to the penetration of spherical quantum 6 points of the core-shell structure into the remaining unfilled nanometer pores of less than 4 diameters of magnetically transparent glass th sphere 3. Doping of the magnetically transparent polymer sphere 11 is carried out by filling the cone-shaped spheres of the smallest diameter with quantum dots of the smallest diameter of the core-shell structure. For example, the doping process can be carried out using the technology of the known method by immersing an element of glass with nanometer pores in a solution of two or more quantum dots, followed by drying in air and filling the voids remaining between the quantum dots with resin [7].

Вершина электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 может быть реализована, например, по известной технологии выращивания металлических зондов для атомно-силовых микроскопов из нанопроволоки [8].The top of the electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 can be realized, for example, by the known technology of growing metal probes for atomic force microscopes from nanowires [8].

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 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 (наноэлектромеханической системы) электродвигателя или гироскопа с наружным диаметром внешней углеродной нанотрубки от 10 нм [9].A multilayer carbon nanotube 8, consisting of a single-diameter nanotube 9 of small diameter, embedded in a single-layer nanotube of larger diameter 10 (collectively used as a sliding nanoparticle), can be connected to the needle using an atomic force microscope or made by growing on an electrically conductive magnetically transparent probe 2 using the well-known technology for growing a multilayer carbon nanotube (used as a nanoship) directly on the axis of rotation of the NEMS rotor (n noelektromehanicheskoy system) or a gyroscope motor with an outer diameter of the outer carbon nanotubes 10 nm [9].

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, работает следующим образом: магнитопрозрачный кантилевер 1 с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, на вершине которой закреплена полимерная сфера 11, подводится к объекту диагностирования 18, расположенному на подложке 17, и надавливает на поверхность наноструктурированного участка объекта диагностирования 18, получая данные о механической реакции (модуле упругости) наноструктуры объекта диагностирования 18 до включения и после включения внешнего источника возбуждения квантовых точек 14 с длиной волны λ1. В результате сферические квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка и сферические квантовые точки 13 структуры ядро-оболочка возбуждают поверхность диагностируемого объекта 18 излучением длинной волны λ2 и λ3, определенной в зависимости от выбранного материала сферической квантовой точки 6, 13 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 и λ3 квантовых точек в интервале, равном времени их флуоресценции, после выключения внешнего источника возбуждения квантовых точек 14 с целью исключения посторонних засветок и помех).A scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure works as follows: a magnetically transparent cantilever 1 with an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2, on top of which a polymer sphere 11 is fixed, is fed to the diagnostic object 18, located on the substrate 17, and presses on the surface of the nanostructured portion of the diagnostic object 18, receiving data on the mechanical reaction (m muzzle elasticity) nanostructures diagnosis object 18 to turn on and after the external source of excitation of the quantum dots 14 with a wavelength λ 1. As a result, spherical quantum dots 6 of the core-shell structure and spherical quantum dots 13 of the core-shell structure excite the surface of the diagnosed object 18 by long-wave radiation λ 2 and λ 3 determined depending on the selected material of the spherical quantum dot 6, 13 of the core-shell structure and the ratio of the diameter of the core to the thickness of its surrounding shell. Depending on the required modes, the diagnostics can take place both in the continuous luminescence mode and in the pulsed fluorescence mode (i.e., illumination of the local part of the diagnostic object only with radiation of λ 2 and λ 3 quantum dots in an interval equal to the time of their fluorescence after switching off the the excitation source of quantum dots 14 in order to exclude extraneous illumination and interference).

Одновременно на вход ЦАП 16 подается двоичный код, который в зависимости от выбранной программы исследований определяет форму и частоту повторения электрического сигнала, поступающего на обмотку плоской 15 микрокатушки, создающей внешнее управляющее магнитное поле, направленное на центр перемещаемой по координате Z магнитопрозрачной стеклянной 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 DAC 16, which, depending on the chosen research program, determines the shape and repetition rate of the electric signal fed to the winding of the flat 15 microcoil, which creates an external control magnetic field directed to the center of the magnetically transparent glass sphere 3 moved along the Z coordinate. the poles of all magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure are constantly oriented parallel to the electrically conductive magnetically transparent probing needle 2 and together T structure with the properties of the permanent magnet.

Под действием электрического управляющего сигнала с выхода ЦАП 16 (например, чередующихся импульсов с положительной и отрицательной полярностью, различной амплитудой и длительностью) плоская 15 микрокатушка создает внешнее магнитное поле (в зависимости от полярности) с тем или иным направлением магнитных силовых линий, в соответствии с направлением которых при взаимодействии постоянного магнитного поля магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 с переменным магнитным полем, создаваемым плоской микрокатушкой 15, в диапазоне ΔZ происходит последовательное перемещение магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 с квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка вниз или вверх по координате Z параллельно сканируемой боковой стенке наноколодца объекта диагностирования 18. Это позволяет формировать вложенные одно в другое круговые зоны излучения с различными длинами волн λ2 и λ3 с возможностью управления площадью точечного излучения и расстоянием между источниками излучения λ2 и λ3 и управлять расстоянием между источниками излучения λ2 и объектом диагностирования 18.Under the action of the electric control signal from the output of the DAC 16 (for example, alternating pulses with positive and negative polarity, different amplitude and duration), a flat 15 microcoil creates an external magnetic field (depending on polarity) with one or another direction of magnetic field lines, in accordance with the direction of which, when the constant magnetic field of the magnetically transparent glass sphere 3 interacts with the alternating magnetic field created by the flat microcoil 15, the last successive movement magnitoprozrachnoy glass sphere 3 with quantum dots 6 core-shell structure up or down parallel to the Z coordinate of the scanned sidewall nanokolodtsa diagnosis object 18. This enables to form nested one into the other circular area of the radiation of different wavelengths λ 2 and λ 3, with control the area of the point radiation and the distance between the radiation sources λ 2 and λ 3 and control the distance between the radiation sources λ 2 and the diagnostic object 18.

Возможность осуществления управления изменением расстояния между излучателем (донором) энергии (квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка) и приемником энергии (акцептором) (диагностируемыми светочувствительными наноструктурами объекта диагностирования 18) также позволяет обнаруживать безызлучательный перенос энергии при радиусе взаимодействия меньшем, чем длина волны излучаемого света. Это позволяет исследовать изменение механических реакций (модуля упругости) опточувствительных наноструктур со спектральным перекрытием спектров излучения и поглощения, в которых на расстояниях от 1 до 10 нм возникает Форстер резонансный перенос энергии (FRET) (Forster (or fluorescence) resonance energy transfer) как в одношаговых, так и в многошаговых эстафетных переходах от донора к акцептору, например в биологии или наноэлектронике.The ability to control the change in the distance between the emitter (donor) of energy (quantum dots 6 of the core-shell structure) and the energy receiver (acceptor) (diagnosed by photosensitive nanostructures of the diagnostic object 18) also makes it possible to detect non-radiative energy transfer with an interaction radius shorter than the wavelength of the emitted light . This allows us to study the change in mechanical reactions (elastic modulus) of optically sensitive nanostructures with spectral overlap of the radiation and absorption spectra in which Forster (or fluorescence) resonance energy transfer occurs at distances from 1 to 10 nm, as in single-step , and in multi-step relay transitions from donor to acceptor, for example, in biology or nanoelectronics.

Предложенная конструкция сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с 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 механической реакции (модуля упругости) на поверхности объекта диагностирования в зависимости от стимулирующего воздействия определенной длины волны электромагнитного излучения и магнитного поля на каждую точку с координатами X, Y, непосредственно расположенную под вершиной электропроводящей магнитопрозрачной иглы, соединенной с полимерной сферой, и получения дополнительной информации при сканировании наноколодцев по координате Z. Это позволяет обнаружить и исследовать отдельные точечные оптомагнитотермочувствительные участки биологических объектов и наноструктур, изменяющих свои механические свойства при одновременном точечном наноразмерном стимулирующем воздействии электромагнитного излучения оптического диапазона λ2 и λ3 в сочетании с воздействием постоянным или импульсным магнитным полем или точечным тепловым излучением (нагревом) при различных изменяющихся расстояниях по координате Z между излучающим элементом с длиной волны λ2 и приемной наноструктурой, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.The proposed design of a scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure also provides the ability to measure the topological distribution of the mechanical reaction (elastic modulus) on the surface of the diagnostic object when scanning the surface of a diagnostic object with an atomic force microscope depending on the stimulating effect of a certain wavelength of electromagnetic radiation position and magnetic field at each point with X, Y coordinates, directly located under the top of the electrically conductive magnetically transparent needle connected to the polymer sphere, and to obtain additional information when scanning nanowells by the Z coordinate. This allows you to detect and study individual point optomagnetically magnetically sensitive sections of biological objects and nanostructures that change their mechanical properties with a simultaneous point nanoscale stimulating effect of electromagnetic radiation the optical range of λ 2 and λ 3 in combination with exposure to a constant or pulsed magnetic field or point thermal radiation (heating) at various changing distances along the Z coordinate between a radiating element with a wavelength of λ 2 and a receiving nanostructure, which was previously impossible to implement with known probes.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2541422 C1, 10.02.2015, G01Q 60/24, B82Y 35/00. Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка.1. Patent RU 2541422 C1, 02/10/2015, G01Q 60/24, B82Y 35/00. An atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of a core-shell structure.

2. Патент на полезную модель RU 156174 U1, 13.04.2015, G01Q 60/24, G01Q 70/08. Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом на основе квантовых точек и магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка.2. Patent for utility model RU 156174 U1, 04/13/2015, G01Q 60/24, G01Q 70/08. An atomic force microscope probe with a nanocomposite emitting element based on quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure.

3. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130195767 A1. Pub. Date: Aug. 1, 2013. MAGNETIC NANOPARTICLES.3. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130195767 A1. Pub. Date: Aug. 1, 2013. MAGNETIC NANOPARTICLES.

4. 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.4. 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.

5. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130342297 A1. Pub. Date: Dec. 26, 2013. MAGNETIC EXCHANGE COUPLED CORE-SHELL NANOMAGNETS.5. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130342297 A1. Pub. Date: Dec. 26, 2013. MAGNETIC EXCHANGE COUPLED CORE-SHELL NANOMAGNETS.

6. Patent Application Publication Pub. No.: US 20120315391 Al. Pub. Date: Dec. 13, 2012. QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.6. Patent Application Publication Pub. No .: US20120315391 Al. Pub. Date: Dec. 13, 2012. QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.

7. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130011551 A1. Pub. Date: Jan. 10, 2013. QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.7. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130011551 A1. Pub. Date: Jan. 10, 2013. QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.

8. Patent №.: US 8168251 B2, date of Patent: May 1, 2012. METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS.8. Patent No .: US 8168251 B2, date of Patent: May 1, 2012. METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS.

9. Patent №.: US 8771525 B2, Date of Patent: Jul. 8, 2014. ROTARY NANOTUBE BEARING STRUCTURE AND METHODS FOR MANUFACTURING.9. Patent No .: US 8771525 B2, Date of Patent: Jul. 8, 2014. ROTARY NANOTUBE BEARING STRUCTURE AND METHODS FOR MANUFACTURING.

Claims (1)

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий магнитопрозрачные кантилевер с зондирующей иглой, вершина которой соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытой защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, внешний источник магнитного поля в виде плоской микрокатушки, соединенной с выходом ЦАП, отличающийся тем, что содержит магнитопрозрачную стеклянную сферу со сквозными нанометровыми порами малого и большого диаметра, заполненными соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, двухслойную углеродную нанотрубку, состоящую из подвижной однослойной углеродной нанотрубки большего диаметра длиной, равной диаметру магнитопрозрачной стеклянной сферы со сквозными нанометровыми порами, и вложенной в нее с зазором, приближенно равным расстоянию между слоями кристаллического графита, однослойной углеродной нанотрубки меньшего диаметра длиной, равной максимальной глубине сканируемых боковых стенок наноколодцев, причем внутренняя поверхность вложенной углеродной нанотрубки малого диаметра жестко соединена с внешней поверхностью выполненной электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, а внешняя поверхность внешней подвижной углеродной нанотрубки большего диаметра продета и жестко закреплена в одной из нанометровых сквозных пор малого диаметра магнитопрозрачной стеклянной сферы, причем одноименные полюса всех магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, размещенных в ней, ориентированы в одном направлении и расположены параллельно вершине электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы.A scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, including a magnetically transparent cantilever with a probe needle, the apex of which is connected to a magnetically transparent polymer sphere with nanometer-shaped cone-shaped pores of the smallest diameter, which are filled with quantum dots with filled structures a shell coated with a protective opto-magnetically transparent polymer layer, an external source of excitation of quantum dots, an external source magnetic field in the form of a flat microcoil connected to the DAC output, characterized in that it contains a magnetically transparent glass sphere with through nanometer pores of small and large diameters, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, a two-layer carbon nanotube, consisting of a moving single-walled carbon nanotube larger diameter carbon nanotubes with a length equal to the diameter of a magnetically transparent glass sphere with through nanometer pores, and inserted into it with a gap m, approximately equal to the distance between the layers of crystalline graphite, a single-layer carbon nanotube of smaller diameter with a length equal to the maximum depth of the side walls of the nanowells being scanned, the inner surface of the embedded carbon nanotube of small diameter being rigidly connected to the outer surface of the electrically conductive magnetically transparent probe needle, and the outer surface of the outer movable carbon nanotube larger diameter nanotubes are threaded and rigidly fixed in one of the nanometer through pores logo magnitoprozrachnoy diameter glass sphere, wherein like poles of the magnetic nanoparticle core-shell structure disposed therein, oriented in the same direction and are arranged parallel to the top magnitoprozrachnoy conductive probe needle.
RU2016101377A 2016-01-18 2016-01-18 Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure RU2615708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016101377A RU2615708C1 (en) 2016-01-18 2016-01-18 Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016101377A RU2615708C1 (en) 2016-01-18 2016-01-18 Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615708C1 true RU2615708C1 (en) 2017-04-07

Family

ID=58507197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016101377A RU2615708C1 (en) 2016-01-18 2016-01-18 Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615708C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112978710A (en) * 2021-02-03 2021-06-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Controllable preparation method of carbon-based composite nanostructure coated by nanoparticles

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10170530A (en) * 1996-12-12 1998-06-26 Olympus Optical Co Ltd Afm cantilever and its manufacture
US20100218287A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Toshihiko Nakata Scanning probe microscope and method of observing sample using the same
US20110203021A1 (en) * 2008-08-01 2011-08-18 Korea Research Institute Of Standards And Science Spm nanoprobes and the preparation method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10170530A (en) * 1996-12-12 1998-06-26 Olympus Optical Co Ltd Afm cantilever and its manufacture
US20110203021A1 (en) * 2008-08-01 2011-08-18 Korea Research Institute Of Standards And Science Spm nanoprobes and the preparation method thereof
US20100218287A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Toshihiko Nakata Scanning probe microscope and method of observing sample using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112978710A (en) * 2021-02-03 2021-06-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Controllable preparation method of carbon-based composite nanostructure coated by nanoparticles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2723899C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable remote-controlled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
Dahman Nanotechnology and functional materials for engineers
Alivisatos The use of nanocrystals in biological detection
CN1957251B (en) Magnetic rotation to improve signal-over-background in biosensing
RU163240U1 (en) SCANNING PROBE OF ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT ALLOYED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
Li et al. Fluorescence enhancement enabled by nanomaterials and nanostructured substrates: A brief review
RU2681258C1 (en) Scanning probe of nuclear power microscope with the separated television controlled nanocomposite radiating element alloyed with quantum dots and magnetic nanoparticles of the nucleus-shell structure
RU2615052C1 (en) Scanning probe atomic-force microscope having nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles having core-shell structure
Pfeiffer et al. Positioning plasmonic nanostructures on single quantum emitters
WO2017008699A1 (en) Device for measuring cell traction force, and measuring method and preparation method
RU2615708C1 (en) Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU184332U1 (en) SCANNING PROBE OF NUCLEAR-POWER MICROSCOPE WITH A SEPARATED TELEVISION CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DENTED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANO-PARTY-TEMPLANT-TECTRON.
RU2541422C1 (en) Probe of atomic-powered microscope with nanocomposite radiating element doped by quantum points of nucleus-shell structure
RU164733U1 (en) SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU156174U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A RADIATING ELEMENT, BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU182469U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR STRUCTURE
RU2675202C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separated television controlled nanocomposite radiating element doped by quantum points and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU156299U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2587691C1 (en) Probe of atomic-force microscope with nanocomposite radiating element doped by quantum points and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU2716850C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU195925U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APCONVERATING NANOMINO AND MAGNETOS
RU192782U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT BASED ON APCONVERTING AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE STRUCTURE OF THE STRUCTURE
RU2716861C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with detachable remote-controlled nanocomposite radiating element doped with upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU192995U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT, DOPED WITH APCONVERAL AND MAGNETIC NANOPARTICLE PARTICLES
RU193569U1 (en) A SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT BASED ON APCONVERTING AND MAGNETIC STRUCTURE NANOPARTICLES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180119