CN102698678B - 一种纳米物质斑点成形装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米物质斑点成形装置，包括基板和励振元件，所述基板的上表面设有溶有纳米物质的溶液；励振元件固定于基板的底部，该励振元件在所述基板中激励起一个振动峰对应于励振元件固定位置的振动模态，在基板上表面溶有纳米物质的溶液中产生超声，该超声场所产生的声学流使得纳米物质向振动峰位置聚集，从而形成纳米物质的斑点。该装置结构简单，便于操作。
Description
技术领域
本发明属于纳米制造、纳米控制、生物传感领域，特别涉及一种利用超声操纵纳米物质运动并形成可控斑点的装置。
背景技术
控制纳米物质的运动是一种很有发展前景的新技术，在结构、力学、光学、电学和化学领域有广泛的应用。在过去的几年中，在包括纳米制造，生物传感，微电子器件制造等多个领域中，控制纳米物质的成形和运动吸引了越来越多的注意。然而，纳米尺度物质由于其具有较大的表面积/体积比，在运动控制和成形方面有很大的难度。已有的控制纳米物质成形的方法包括微接触印刷和离子束照射，如参考文献（Y. K. Kim et al.，“Controlled direct patterning of V2O5 nanowires onto SiO2 substrates by a microcontact printing technique”, Nanotechnology 17, 2006）和（K. Zhao et al.,“Patterning of metal nanowires by directed ion-induced dewetting”, Applied Physics Letters 89, 2006）所述。这种方法通常仪器结构复杂庞大、操作繁琐，并且对工作环境有要求、工作效率低。
因此，本发明人引入超声技术，提出一种新颖有效的纳米物质成形方法。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种纳米物质斑点成形装置，其结构简单，便于操作。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种纳米物质斑点成形装置，包括基板和励振元件，所述基板的上表面设有溶有纳米物质的溶液；励振元件固定于基板的底部，该励振元件在所述基板中激励起一个振动峰对应于励振元件固定位置的振动模态，在基板上表面溶有纳米物质的溶液中产生超声，该超声场所产生的声学流使得纳米物质向振动峰位置聚集，从而形成纳米物质的斑点。
上述励振元件采用压电陶瓷片，所述压电陶瓷片利用导电银胶粘贴在基板的底部，且该压电陶瓷片与导电银胶分别施加交流电压，从而在基板中激励起一个振动峰的振动模态，该振动峰与压电陶瓷片的固定位置相对应。
采用上述方案后，本发明利用超声处理液滴中的纳米物质，使其产生受控聚集，形成斑点，利用一个压电操纵台对其中的基板进行励振，在所述的基板上形成一个振动峰位于基板中心的振动模态，在基板上溶有纳米物质的溶液中产生超声场，利用径向声学流，使得纳米物质向振动峰值位置聚集，形成斑点。此发明中的压电操纵台结构简单，便于操作。
附图说明
图1是本发明的结构俯视图；
图2是图1的正视图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种纳米物质斑点成形装置，包括基板和励振元件，其中，基板的上表面设有溶有纳米物质的溶液，该溶液是将纳米物质溶于对其无腐蚀性的液体（如水、酒精等）而制成，且溶液与基板直接接触；励振元件固定于基板的底部，该励振元件可在所述基板中激励起一个振动峰的振动模态，该振动峰的位置与励振元件的固定位置相对应，当励振元件在基板中激励起一个所述振动模态时，在基板上表面溶液中产生超声，该超声场所产生的声学流使得溶液中的纳米物质向振动峰位置聚集，从而形成纳米物质的斑点，而所形成斑点的形状及尺寸由基板振动强度决定，具体可通过对励振元件的激励进行控制。
图1和图2所示是本发明的一个具体实施例，其中，励振元件采用圆环形PZT压电陶瓷片1，其外径19mm，内径8mm，厚度3mm，将压电陶瓷片1利用导电银胶粘贴于一片厚度均匀的圆形单晶硅基板2的底部，该基板2的半径为25.4mm，厚度为0.5mm，而所述基板2的顶面设有液滴3，该液滴3采用银纳米线溶液，所述液滴3的溶剂采用水，体积为40μL，该液滴3中还溶有银纳米线，所述银纳米线的直径为100nm，长度为20μm～50μm。
将频率为21.3kHz的交流电压分别施加在压电陶瓷片1的表面电极4和导电银胶的引出电极5，单晶硅基板2上会产生一个振动峰位于单晶硅基板2中心的振动模态，进而在液滴3中形成超声场，该超声场在液滴3中形成径向声学流，利用该声学流，银纳米线向压电操控台的中心移动并形成圆形斑点。当振动峰中心位置的振动速度为102.7mm/s(0-P)时，由银纳米线构成的斑点的直径为203.54μm，厚度为40μm，通过改变交流电压的频率，即可调节斑点的形状和大小。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (1)
1.一种纳米物质斑点成形装置，其特征在于：包括基板和励振元件，所述基板的上表面设有溶有纳米物质的溶液；励振元件固定于基板的底部，该励振元件在所述基板中激励起一个振动峰对应于励振元件固定位置的振动模态，在基板上表面溶有纳米物质的溶液中产生超声，该超声场所产生的声学流使得纳米物质向振动峰位置聚集，从而形成纳米物质的斑点；
所述励振元件采用压电陶瓷片，所述压电陶瓷片利用导电银胶粘贴在基板的底部，且该压电陶瓷片与导电银胶分别施加交流电压，从而在基板中激励起一个振动峰的振动模态，该振动峰与压电陶瓷片的固定位置相对应。
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| Design, modeling and characterization of microfluidic devices for ultrasonic manipulation;Adrian Neild et al.;《Sensors and Actuators B: Chemical》;20060516;第121卷(第2期);第452–461页，摘要，第1、2节 * |
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