CN107089643A - 一种一维纳米线的固定和可控操作的方法 - Google Patents

一种一维纳米线的固定和可控操作的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种一维纳米线的固定和可控操作的方法，包括：将一维纳米线分散在有机溶剂，超声处理得到一维纳米线悬浊液；将一维纳米线悬浊液注入到玻璃微针中，用微量注射器使一维纳米线悬浊液从微针尖端流出，在高倍显微镜下观察，当一维纳米线长度的1/3‑1/2从玻璃微针尖端露出时停止旋转微量注射器的推进器，静置使有机溶剂挥发；用另一个玻璃微针将胶滴加在一维纳米线与玻璃微针结合处，使一维纳米线固定在玻璃微针尖端；将带有一维纳米线的玻璃微针固定在三维移动支架上，通过调节三维移动支架旋钮实现一维纳米线在三维方向上的固定和可控操作。本发明为一维纳米线的固定和可控操作提供了新的方法。

Description

一种一维纳米线的固定和可控操作的方法
技术领域
本发明涉及纳米材料的可控操作领域。更具体地，涉及一种一维纳米线的固定和可控操作的方法。
背景技术
一维纳米线由于其特殊的结构，使其在传感器、太阳能电池、催化领域有广泛的应用。这些应用中，使用大量的一维纳米线，纳米线的结构或者有序或者无序。一维纳米线传感器由于具有灵敏度高、尺寸适合单细胞检测等特点，使其在单细胞检测中有明显优势。2012年，Nature Nanotechnology上报道了以氧化锡纳米线制成的细胞荧光内窥镜，利用氧化锡纳米线的光波导性质，实现了细胞内特定部位的pH传感(杨培东等，Nanowire-basedsingle-cell endoscopy,Nature Nanotech.2012,7,191)。2014年，Adv.Mater.上报道了以银纳米线制成的光波导拉曼内窥镜，用于细胞不同区域的拉曼成像(Hiroshi Uji-I等，Live-Cell SERS Endoscopy Using Plasmonic Nanowire Waveguides,Adv.Mater.2014,26,5124)。2015年，瑞典哥德堡大学教授在Angew.Chem.Int.Ed.上报道了碳纳米纤维被用作微针插入单细胞内，高灵敏检测了细胞单个小泡中的神经递质(Andrew.Ewing等，Quantitative meaturement of transmitters in individual vesicles in thecytoplasm of single cells with nanotip electrode,Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,1178)。这些过程中都涉及到单根一维纳米线的固定和操作。这些固定单根纳米线的方法包括电泳法、化学刻蚀的方法等。电泳的方法需要单根一维纳米线表面带电或者具有导电性，使其应用受到广泛限制。化学刻蚀法要求现将纤维和玻璃毛细管一起拉针进行化学刻蚀，对材料有一定的要求，使其不具普适性。本发明中通过微针注射的方法将一维纳米线固定在微针尖端，实现了一维纳米线的固定和可控操作，为一维纳米线固定和操作提供一种简单的新方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一维纳米线的固定和可控操作的方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种一维纳米线的固定和可控操作的方法，包括以下步骤：
1)将一维纳米线分散在有机溶剂中，超声处理使一维纳米线悬浮在有机溶剂中，得到一维纳米线悬浊液；
2)将步骤1)得到的一维纳米线悬浊液注入到玻璃微针中，得到装有一维纳米线悬浊液的玻璃微针；
3)将步骤2)得到的装有一维纳米线悬浊液的玻璃微针固定在微量注射器的前端，旋转微量注射器的推进器，使一维纳米线的悬浊液从玻璃微针的尖端流出，并在高倍显微镜下观察，当一维纳米线长度的1/3-1/2从玻璃微针尖端露出时停止旋转微量注射器的推进器，放置使有机溶剂挥发；
4)用另一个玻璃微针将胶滴加到一维纳米线与玻璃微针的结合处，晾干，得到带有一维纳米线的玻璃微针；
5)将带有一维纳米线的玻璃微针固定在三维移动支架上，调节三维移动支架旋钮，实现一维纳米线在三个方向上的固定和可控操作。
在本发明优选的实施方式中，所述有机溶剂为乙醇、丙酮或乙醇与水、丙酮与水的混合溶液。
在本发明优选的实施方式中，所述超声处理的时间为2-10min。本发明中当时间过短时，会影响一维纳米线的分散效果；当时间过长会造成一维纳米线断裂。
在本发明优选的实施方式中，所述玻璃微针的尖端直径为300nm-2μm。本发明根据一维纳米线的直径和长度选择玻璃微针尖端的直径，玻璃微针尖端直径太大，一维纳米线流出时不容易控制，玻璃微针尖端直径太小时，一维纳米线不能流出。
在本发明优选的实施方式中，所述一维纳米线为单根一维纳米线，包括但不限于硅纳米线、银纳米线、氧化锌纳米线。
进一步，所述一维纳米线的长度为80-300μm。
本发明所述的三维移动支架是指能在三个方向上移动的微操作器。
本发明的有益效果如下：
现有的一维纳米线固定的方法主要包括：电泳法和化学刻蚀法。现有技术使用电泳方法时，通常要求一维纳米线具有导电性或者一维纳米线表面带电。化学刻蚀法要求使用的一维纳米线的前体与毛细管一起拉针后，对尖端进行化学刻蚀，使尖端形成一维纳米线。这两种方法对一维纳米材料本身有一定的要求，使其应用受到一定的限制。本发明中固定一维纳米线使用的微针注射技术，对一维纳米线材料本身没有特殊要求，具有普适性。
本发明单根一维纳米线的固定和可控操作的方法可用于单细胞特定区域的定位，可进一步发展用于检测特定区域的目标分子。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出实施例1硅纳米线的SEM照片。
图2示出实施例1-4单根纳米线微针固定示意图。
图3示出实施例1-4单根纳米线操作示意图。
图4示出实施例3银纳米线的TEM照片。
图5示出实施例2单根硅纳米线固定在微针尖端。
图6示出实施例4单根银纳米线固定在微针尖端。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1硅纳米线的固定和可控操作的方法
将化学刻蚀法得到的长150μm的硅纳米线(图1)分散在乙醇中，超声2分钟使硅纳米线能够悬浮在乙醇中。用微量移液器将硅纳米线的悬浊液注入到通过拉针仪拉制的玻璃毛细管得到的尖端直径为1μm的玻璃微针的尖部。将装有硅纳米线悬浊液的玻璃微针固定在微量注射器的前端，旋转微量注射器的推进器，使硅纳米线悬浊液从玻璃微针尖端缓缓流出，并在高倍显微镜下观察：当硅纳米线长度的1/3流出微针尖端时，停止旋转微量注射器的推进器，放置使乙醇挥发。将固定有硅纳米线的玻璃微针固定在一个三维移动支架上，在另一个三维移动支架上加上没有硅纳米线的同样的玻璃微针，尖端涂上固定胶。在显微镜下移动两个三维移动支架，使玻璃微针上的胶正好涂在硅纳米线与玻璃微针的结合处，自然晾干(图2)。将带有硅纳米线的玻璃微针固定在具有三维移动的支架上，调节三维移动旋钮，实现单根硅纳米线在三个方向上的可控移动(图3)。
实施例2硅纳米线的固定和可控操作的方法
将化学刻蚀法得到的长300μm的硅纳米线分散在丙酮中，超声5分钟使硅纳米线能够悬浮在丙酮中。用微量移液器将硅纳米线悬浊液注入到通过拉针仪拉制玻璃毛细管得到的尖端直径为2μm的玻璃微针的尖部。将装有硅纳米线悬浊液的玻璃微针固定在微量注射器的前端，旋转微量注射器的推进器，使硅纳米线悬浊液从玻璃微针尖端缓缓流出，在高倍显微镜下观察：当硅纳米线长度的1/2流出微针尖端时，停止旋转微量注射器的推进器，放置使丙酮挥发。将固定有硅纳米线的玻璃微针固定在一个三维移动支架上，在另一个三维移动支架上加上没有硅纳米线的同样的玻璃微针，尖端涂上固定胶。在显微镜下移动两个三维移动支架，使玻璃微针上的胶正好涂在硅纳米线与玻璃微针的结合处，自然晾干(图2和图5)。将带有硅纳米线的玻璃微针固定在具有三维移动的支架上，调节三维移动旋钮，实现单根硅纳米线在三个方向上的可控移动(图3)。
实施例3银纳米线的固定和可控操作的方法
将多元醇法制备得到的长80μm的银纳米线(图4)分散在体积比为1：1的丙酮和水的混合溶液中，超声10分钟使银纳米线能够悬浮在丙酮和水的混合溶液中。用微量移液器将银纳米线悬浊液注入到通过拉针仪拉制玻璃毛细管得到的尖端直径为300nm的玻璃微针的尖部。将装有银纳米线悬浊液的玻璃微针固定在微量注射器的前端，旋转微量注射器的推进器，使银纳米的悬浊液从玻璃微针尖端缓缓流出，在高倍显微镜下观察：当银纳米线长度的1/3流出微针尖端时，停止旋转微量注射器的推进器，放置使丙酮和水挥发。将固定有银纳米线的玻璃微针固定在一个三维移动支架上，在另一个三维移动支架上加上没有银纳米线的同样的玻璃微针，尖端涂上固定胶。在显微镜下移动两个三维移动支架，使玻璃微针上的胶正好涂在银纳米线与玻璃微针的结合处，自然晾干(图2)。将带有银纳米线的玻璃微针固定在具有三维移动的支架上，调节三维移动旋钮，实现单根银纳米线在三个方向上的可控移动(图3)。
实施例4银纳米线的固定和可控操作的方法
将多元醇法制备得到的长80μm的银纳米线分散在乙醇中，超声4分钟使银纳米线能够悬浮在乙醇中。用微量移液器将银纳米线悬浊液注入到通过拉针仪拉制玻璃毛细管得到的尖端直径为500nm的玻璃微针的尖部。将装有银纳米线悬浊液的玻璃微针固定在微量注射器的前端，旋转微量注射器的推进器，使银纳米线悬浊液从微针尖端缓缓流出，在高倍显微镜下观察：当银纳米线长度的1/2流出微针尖端时，停止旋转微量注射器的推进器，放置使乙醇挥发。将固定有银纳米线的玻璃微针固定在一个三维移动支架上，在另一个三维移动支架上加上没有银纳米线的同样的玻璃微针，尖端涂上固定胶。在显微镜下移动两个三维移动支架，使玻璃微针上的胶正好涂在银纳米线与玻璃微针的结合处，自然晾干(图2和图6)。将带有银纳米线的玻璃微针固定在具有三维移动的支架上，调节三维移动旋钮，实现单根硅纳米线在三个方向上的可控移动(图3)。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种一维纳米线的固定和可控操作的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将一维纳米线分散在有机溶剂中，超声处理使一维纳米线悬浮在有机溶剂中，得到一维纳米线悬浊液；
2)将步骤1)得到的一维纳米线悬浊液注入到玻璃微针中，得到装有一维纳米线悬浊液的玻璃微针；
3)将步骤2)得到的装有一维纳米线悬浊液的玻璃微针固定在微量注射器的前端，旋转微量注射器的推进器，使一维纳米线悬浊液从玻璃微针尖端流出，当一维纳米线长度的1/3-1/2从玻璃微针尖端露出时停止旋转微量注射器的推进器，放置使有机溶剂挥发；
4)用另一个玻璃微针将胶滴加到一维纳米线与玻璃微针的结合处，晾干，得到带有一维纳米线的玻璃微针；
5)将带有一维纳米线的玻璃微针固定在三维移动支架上，调节三维移动支架旋钮，实现一维纳米线在三个方向上的固定和可控操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、丙酮或乙醇与水、丙酮与水的混合溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述超声处理的时间为2-10min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述玻璃微针的尖端直径为300nm-2μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一维纳米线为硅纳米线、银纳米线或氧化锌纳米线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一维纳米线的长度为80-300μm。
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