CN101880024A - 基于金银纳米线光波导的新型探针的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于金银纳米线光波导的新型探针的制备方法，该方法利用光纤与金银光波导的直接耦合制备针尖，用溶胶-凝胶法合成金或者银纳米线，用空心光纤腐蚀或者用熔融法拉锥使其尖端直径约1微米左右用微操注射器将金银纳米线一端吸入管中后将光纤管与金银纳米线结合出熔融结合。当从光纤一端导入激光时，光从光纤传播至金银纳米线处，激发处金银纳米线上传播的表面等离子体，表面等离子体传播到纳米线尖端时变成光的形式耦合出来。基于光纤的探针可以用来作为扫面近场显微镜的探针。如果微操作器来对细胞手术，或者激发细胞内的信号等，可以用毛细管拉锥后融合纳米线。
Description
技术领域
本发明属于纳米结构及纳米器件技术领域，涉及是一种基于金银纳米线光波导的新型探针的制备方法。
背景技术
纳米技术领域是一个蓬勃发展的领域，新型的纳米技术及器件对于国民经济、军事、及科学探索等诸多领域发挥着越来越重要的作用。表面等离子体，即光子激发的金属表面的自由电子气的振荡，有着越来越广泛的应用，传播的表面等离子体由于其可以突破衍射极限传播的特性有着传统介质波导无法比拟的优势。
传统的基于光纤渡膜的扫描近场显微镜的探针由于其孔径大小与扫描分辨率之间存在不可调和的矛盾，导致其针尖不能再进一步做小而限制了其分辨率，而国际上最新型的完全由渡膜光波导做成的针尖由于其制备工艺的复杂性导致其制备成本高，制作繁琐。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种简单、易于实施的基于金银纳米线光波导的新型探针的制备方法。
为实现上述目的，本发明基于金银纳米线光波导的新型探针的制备方法，具体为：
1)采用溶胶-凝胶法合成直径为50～200纳米的纳米线扫描针，并将纳米线扫描针的前端制成针尖状端头；
2)将一空心光导纤维的前端加工成内径为1～4微米的尖端；
3)将纳米线扫描针的尾部从空心光导纤维的尖端吸入到空心光导纤维内；
4)将纳米线扫描针和空心光导纤维的结合部进行熔融处理，以使纳米线扫描针固定在空心光导纤维上，并保证纳米线扫描针的针尖状端头裸露在空心光导纤维的外部。
进一步，所述步骤1)中的纳米线扫描针为金纳米线或银纳米线。
进一步，所述金纳米线或银纳米线整体长度的1/3～2/3固定在所述空心光导纤维内。
进一步，所述步骤1)中的纳米线扫描针尖的长度为8～20微米。
进一步，所述步骤2)中的空心光导纤维为空心光纤，其通过拉锥或腐蚀方法制得所述尖端。
进一步，所述空心光纤的尾端用于接入激光，与其前端相结合的所述纳米线扫描针用作扫描近场光学显微镜的扫描探针、或者将所述纳米线扫描针刺入待测样品中激发信号。
进一步，所述纳米线扫描针上修饰有纳米金颗粒、纳米银颗粒，或者通过微纳加工方法在所述纳米线扫描针的前端加工出光栅结构，通过在所述空心光纤的尾端接入激光，以激发所述纳米线扫描针，并将其用作纳米手术刀，用来操作或者改变样品结构，激发待侧样品的信号。
进一步，所述步骤2)中的空心光导纤维为玻璃毛细管，其通过熔融拉锥方法制得所述尖端。
进一步，所述玻璃毛细管的尾端用于接入激光，与其前端相结合的所述纳米线扫描针用于刺入待测样品中激发信号。
进一步，所述纳米线扫描针上修饰有纳米金颗粒、纳米银颗粒，或者通过微纳加工方法在所述纳米线扫描针的前端加工出光栅结构，通过在所述玻璃毛细管的尾端接入激光，以激发所述纳米线扫描针，并将其用作纳米手术刀，用来操作或者改变样品结构，激发待侧样品的信号。
本发明利用空心光纤或玻璃毛细管与金、银纳米线的直接耦合的方法制备探针，比传统的光纤腐蚀渡膜的方法更简单，制备的探针直接可用作扫描近场光学显微镜的扫描针尖。而且本方法制备的探针也可以用作纳米光源或者纳米手术刀直接对细胞等进行操作和手术。
附图说明
图1为溶胶-凝胶法合成的银纳米线；
图2为溶胶-凝胶法合成的银纳米线另一视图；
图3为拉锥后的玻璃毛细管尖端及纳米线；
图4为银纳米线与玻璃毛细管融合后的针尖；
图5为通入激光后激发的针尖。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明基于金银纳米线光波导的新型探针的制备方法，具体为：
1)采用溶胶-凝胶法合成直径为50～200纳米的纳米线扫描针，并将纳米线扫描针的前端制成针尖状端头；
2)将一空心光导纤维的前端加工成内径为1～4微米的尖端；
3)将纳米线扫描针的尾部从空心光导纤维的尖端吸入到空心光导纤维内；
4)将纳米线扫描针和空心光导纤维的结合部进行熔融处理，以使纳米线扫描针固定在空心光导纤维上，并保证纳米线扫描针的针尖状端头裸露在空心光导纤维的外部。
本发明中的纳米线扫描针为金纳米线或银纳米线，其采用溶胶-凝胶法合成长度为8～20微米的纳米线，这种方法合成的纳米线为单晶结构，具有很好的弹性，并且通过生产控制可以使得纳米线的一端具有一针尖状端头。空心光导纤维为空心光纤或玻璃毛细管，空心光纤通过拉锥或腐蚀方法制得其一端的尖端结构；玻璃毛细管通过熔融拉锥方法制得其一端的尖端结构。空心光纤或玻璃毛细管的尖端方便于纳米线的吸入和固定，制作时，用微操注射器将纳米线整体长度的1/3～2/3吸入到空心光纤或玻璃毛细管内，通过将两者的结合部进行熔融处理，以使纳米线扫描针固定在空心光纤或玻璃毛细管上，并保证纳米线扫描针的针尖状端头裸露在空心光纤或玻璃毛细管的外部。
本方法制备的探针直接可用作扫描近场光学显微镜的扫描针尖、纳米光源或者纳米手术刀直接对细胞等进行操作和手术。
1、在空心光纤的尾端用于接入激光，与其前端相结合的纳米线扫描针用作扫描近场光学显微镜的扫描探针、或者将所述纳米线扫描针刺入待测样品中激发信号。
2、纳米线扫描针上修饰有纳米金颗粒、纳米银颗粒，或者通过微纳加工方法在纳米线扫描针的前端加工出光栅结构，通过在空心光纤的尾端接入激光，以激发纳米线扫描针，并将其用作纳米手术刀，用来操作或者改变样品结构，激发待侧样品的信号。
3、玻璃毛细管的尾端用于接入激光，与其前端相结合的纳米线扫描针用于刺入待测样品中激发信号。
4、纳米线扫描针上修饰有纳米金颗粒、纳米银颗粒，或者通过微纳加工方法在纳米线扫描针的前端加工出光栅结构，通过在玻璃毛细管的尾端接入激光，以激发纳米线扫描针，并将其用作纳米手术刀，用来操作或者改变样品结构，激发待侧样品的信号。
实施例1：
本发明提供了一种基于金银纳米线光波导的扫描近场光学显微镜的探针，可用于针尖激发模式。用空心光纤腐蚀或者用熔融法拉锥使其尖端直径约1微米左右。用微操注射器将金银纳米线一端吸入光纤管中约二分之一，拿出后将光纤管与金银纳米线结合出熔融结合，将融合后的针尖用传统方式粘合到SNOM音叉上，光纤另一端导入合适的激光即可。
实施例2：
本发明提供了一种基于金银纳米线光波导的纳米光源探针。用熔融法将毛细管拉锥使其尖端直径约1微米左右。用微操注射器将金银纳米线一端吸入光纤管中约二分之一，拿出后将光纤管与金银纳米线结合出熔融结合。将融合后的针尖装在微操作台上，即可用其对细胞等进行操作。在纳米线上通过修饰纳米金银颗粒或者通过微纳加工方法在端头加工出光栅等结构，导入激光后能够进行远程的信号激发，由于其增前所产生的强场及热量，也可以用作纳米手术刀。
Claims (10)
1.基于金银纳米线光波导的新型探针的制备方法，其特征在于，该方法具体为：
1)采用溶胶-凝胶法合成直径为50～200纳米的纳米线扫描针，并将纳米线扫描针的前端制成针尖状端头；
2)将一空心光导纤维的前端加工成内径为1～4微米的尖端；
3)将纳米线扫描针的尾部从空心光导纤维的尖端吸入到空心光导纤维内；
4)将纳米线扫描针和空心光导纤维的结合部进行熔融处理，以使纳米线扫描针固定在空心光导纤维上，并保证纳米线扫描针的针尖状端头裸露在空心光导纤维的外部。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的纳米线扫描针为金纳米线或银纳米线。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金纳米线或银纳米线整体长度的1/3～2/3固定在所述空心光导纤维内。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的纳米线扫描针尖的长度为8～20微米。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的空心光导纤维为空心光纤，其通过拉锥或腐蚀方法制得所述尖端。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述空心光纤的尾端用于接入激光，与其前端相结合的所述纳米线扫描针用作扫描近场光学显微镜的扫描探针、或者将所述纳米线扫描针刺入待测样品中激发信号。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述纳米线扫描针上修饰有纳米金颗粒、纳米银颗粒，或者通过微纳加工方法在所述纳米线扫描针的前端加工出光栅结构，通过在所述空心光纤的尾端接入激光，以激发所述纳米线扫描针，并将其用作纳米手术刀，用来操作或者改变样品结构，激发待侧样品的信号。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的空心光导纤维为玻璃毛细管，其通过熔融拉锥方法制得所述尖端。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃毛细管的尾端用于接入激光，与其前端相结合的所述纳米线扫描针用于刺入待测样品中激发信号。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述纳米线扫描针上修饰有纳米金颗粒、纳米银颗粒，或者通过微纳加工方法在所述纳米线扫描针的前端加工出光栅结构，通过在所述玻璃毛细管的尾端接入激光，以激发所述纳米线扫描针，并将其用作纳米手术刀，用来操作或者改变样品结构，激发待侧样品的信号。
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