RU195784U1 - SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS - Google Patents

SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS Download PDF

Info

Publication number
RU195784U1
RU195784U1 RU2019136983U RU2019136983U RU195784U1 RU 195784 U1 RU195784 U1 RU 195784U1 RU 2019136983 U RU2019136983 U RU 2019136983U RU 2019136983 U RU2019136983 U RU 2019136983U RU 195784 U1 RU195784 U1 RU 195784U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
shell structure
nanoparticles
diameter
quantum dots
Prior art date
Application number
RU2019136983U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Линьков
Сергей Игоревич Гусев
Николай Владимирович Вишняков
Юрий Владимирович Линьков
Павел Владимирович Линьков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
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 образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
Priority to RU2019136983U priority Critical patent/RU195784U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU195784U1 publication Critical patent/RU195784U1/en

Links

Images

Classifications

    • 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]
    • 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
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (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)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

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 сканирующий зонд содержит кантилевер, соединенный с зондирующей иглой, продетой и жестко закрепленой в одной из сквозных нанопор полимерной сферы большего диаметра с апконвертирующими наночастицами и квантовыми точками структуры ядро-оболочка, а вершина зондирующей иглы, выходящая из полимерной сферы большего диаметра, подвижно соединена с помощью двух вложенных углеродных нанотрубок с отделяемой и автономно функционирующей полимерной сферой малого диаметра со сквозными нанопорами с конусообразными входами, заполненными квантовыми точками, апконвертирующими наночастицами и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка. Дистанционное управление возбуждением апконвертирующих наночастиц, возбуждающие рядом расположенные квантовые точки структуры ядро-оболочка и их автономное перемещение по координате Z, при сканировании боковых стенок наноколодцев, осуществляется с помощью двух работающих в диапазоне ближнего инфракрасного излучения встречно направленных внешних источников возбуждения апконвертирующих наночастиц и двух внешних встречно направленных синхронизированных электромагнитных полей. Техническим результатом является возможность осуществления сканирования наноколодцев, глубиной в десятки раз больше длины зондирующей иглы, стабильным спектром электромагнитного излучения в оптическом диапазоне, с одновременным измерением механических характеристик (модуля Юнга) на это стимулирующее воздействие.The utility model relates to measuring technique and can be used in atomic force microscopy to diagnose nanoscale structures. The essence of the utility model is that the scanning probe contains a cantilever connected to a probe needle threaded and rigidly fixed in one of the through nanopores of the polymer sphere of larger diameter with up-converting nanoparticles and quantum dots of the core-shell structure, and the tip of the probe needle emerging from the polymer spheres of larger diameter, movably connected using two embedded carbon nanotubes with a detachable and autonomously functioning polymer sphere of small diameter with through nanopores with onus-shaped inputs filled with quantum dots, inverting nanoparticles and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. Remote control of the excitation of converting nanoparticles, exciting nearby quantum dots of the core-shell structure and their autonomous movement along the Z coordinate, when scanning the side walls of nanowells, is carried out using two counter-directional external excitation nanoparticle excitation sources and two external counter-working directional synchronized electromagnetic fields. The technical result is the ability to scan nanoscale wells, tens of times greater than the length of the probe needle, a stable spectrum of electromagnetic radiation in the optical range, while measuring mechanical characteristics (Young's modulus) on this stimulating effect.

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 utility model relates to measuring technique and can be used in probe scanning microscopy and atomic force microscopy to diagnose and study nanoscale structures.

Известен 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 магнитопрозрачной зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной стеклянной сфере, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, вершина магнитопрозрачной зондирующей иглы соединена с магнитопрозрачной полимерной сферой с нанометровыми конусообразными порами наименьшего диаметра, которые заполнены квантовыми точками 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 RU 2615708 C1, 07.04.2017, G01Q 60/24,. 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.).A known probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, comprising a two-layer carbon nanotube, magnetically transparent cantilever with a magnetically transparent probe needle, inserted into a small diameter nanotube that is embedded in a larger diameter nanotube, is inserted into a larger diameter nanotube the surface of which is fixed in a magnetically transparent glass sphere containing through nanometer pores of small and large diameter, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, the tip of the magnetically transparent probe needle is connected to a magnetically transparent polymer sphere with nanometer-sized conical pores of the smallest diameter, which are filled with quantum dots of the core-shell structure coated on the outside with a protective optically transparent magneto-transparent polymer source dots, an external source of magnetic field in the form of a flat microcoil connected to the output of the DAC (Patent RU 2615708 C1, 07/07/2017, G01Q 60/24 ,. B82Y 35/00, SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT ALLOYED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR STRUCTURE. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Linkov Yu.V., Linkov P.V.).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности, при сканировании боковых стенок наноколодцев по координате Z, осуществлять возбуждение телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, генерирующего стимулирующий стабильный спектр электромагнитных волн в оптическом диапазоне, наиболее безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткань с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) точечного участка поверхности с координатами X,Y объекта диагностирования на это стимулирующее воздействие.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the ability, when scanning the side walls of nanowells in the Z coordinate, to excite a telecontrolled nanocomposite emitting element that generates a stimulating stable spectrum of electromagnetic waves in the optical range, the safest near infrared radiation for biological tissues, which has the greatest penetration depth into biological tissue with simultaneous measuring the mechanical reaction (elastic modulus) of a point portion of the surface and with the coordinates X, Y of the object of diagnosis on this stimulating effect.

Наиболее близким по технической сущности является сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, на основе квантовых точкек и магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, включающий фиксированною магнитопрозрачную полимерную сферу большего диаметра, размер который превышает диаметр исследуемого наноколодца и отделяемую магнитопрозрачную полимерную сферу меньшего диаметра, размер которой меньше диаметра исследуемого наноколодца, двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с магнитопрозрачной зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в отделяемой магнитопрозрачной полимерной сфере, малого диаметра содержащей сквозные нанометровые поры, из которых сквозные нанометровые поры большого диаметра, заполнены магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка с одинаковым направлением ориентации магнитных полюсов, а меньшего диаметра квантовыми точками структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытые защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, синхронизированную с перемещаемой магнитопрозрачной зондирующей иглой С-образную синхронно-центрирующую скобу, на которой закреплены и направлены на центр отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы малого диаметра первый и второй внешние источники возбуждения квантовых точек, первый и второй внешние источники магнитного поля в виде первой и второй плоских микрокатушек, размещенных на оптомагнитопрозрачных подложках и соединенных с выходами первого и второго ЦАП (Патент на полезную модель RU 182469 U1, 20.08.2018, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С РАЗДЕЛЯЕМЫМ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМЫМ НАНОКОМПОЗИТНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ НА ОСНОВЕ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК И МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ 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 separable telecontrolled nanocomposite emitting element, based on quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, including a fixed magneto-transparent polymer sphere of a larger diameter, the size of which exceeds the diameter of the investigated nanowell and a detachable magnetically translucent polymer smaller diameter, the size of which is smaller than the diameter of the investigated nanowell, a two-layer carbon nanotube y, magnetically transparent cantilever with a magnetically transparent probe needle threaded into a carbon nanotube of small diameter, which is embedded in a larger diameter nanotube, the outer surface of which is fixed in a detachable magneto-transparent polymer sphere, of small diameter containing through nanometer pores, of which through nanometer pores of large diameter are filled with magnetic core-shell nanoparticles with the same direction of orientation of the magnetic poles, and smaller diameters by quantum dots of the structure core-shell, externally coated with a protective opto-magnetically transparent polymer layer, synchronized with a movable magneto-transparent probe needle C-shaped synchronously-centering bracket, on which the first and second external sources of excitation of quantum dots are fixed and directed to the center of the detachable magneto-transparent polymer sphere of small diameter and the second external magnetic field sources in the form of the first and second flat microcoils placed on opto-magnetically transparent substrates and connected to the output ami of the first and second DACs (Utility Model Patent RU 182469 U1, 08/20/2018, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, SCANNING PROBE OF AN ATOM POWER MICROSCOPE WITH A SHARED TELEMANTIC NUMEROUSLY COMPLETELY INDEPENDENT. OF MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE STRUCTURE OF THE NUCLEAR SHELL. / Linkov V.V., Vishnyakov N.V., Linkov Yu.V., Linkov P.V.).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности, при сканировании боковых стенок наноколодцев по координате Z, осуществлять возбуждение телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, генерирующего стимулирующий стабильный спектр электромагнитных волн в оптическом диапазоне, наиболее безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткань с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) точечного участка поверхности с координатами X,Y объекта диагностирования на это стимулирующее воздействие.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the ability, when scanning the side walls of nanowells in the Z coordinate, to excite a telecontrolled nanocomposite emitting element that generates a stimulating stable spectrum of electromagnetic waves in the optical range, the safest near infrared radiation for biological tissues, which has the greatest penetration depth into biological tissue with simultaneous measuring the mechanical reaction (elastic modulus) of a point portion of the surface and with the coordinates X, Y of the object of diagnosis on this stimulating effect.

Отличие предлагаемого технического решения от изложенных выше решений заключается в том, что в полимерную сферу введены нанометровые поры с конусообразными входами с размещенными в каждой конусообразной части апконвертирующими наночастицами структуры ядро-оболочка, окруженными квантовыми точками структуры ядро-оболочка, и два внешних источника возбуждения апконвертирующих наночастиц. Это позволило для формирования длины волны электромагнитного излучения, применяемого при сканировании поверхности стенок наноколодцев объекта диагностирования, использовать оптимальное сочетание нескольких преобразований электромагнитного излучения с учетом уровня проникновения и разрушительных свойств определенных длин волн, воздействующих на живые биологические объекты. Цепочка преобразований состоит из преобразования исходной длины волны расположенной в ближней инфракрасной области (в «окне прозрачности» биотканей) в локальное ультрафиолетовое, а ультрафиолетовое преобразовывается в стабильное излучение в видимом или среднем инфракрасном диапазонах. Эти преобразования выполняется в следующей последовательности: глубоко проникающим безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением (700-1100 нм) возбуждаются апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, которые, в свою очередь, генерируют локальное ультрафиолетовое излучение в ближнем диапазоне (300-400 нм), которым возбуждают только рядом расположенные вокруг их квантовые точки структуры ядро-оболочка, которые излучают стабильные длинны волн в видимом или среднем инфракрасном диапазоне (400-3000 нм), которым точечно облучают при перемещении телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента по координате Z боковые стенки наноколодцев на ранее не доступных для исследования глубинах, без повреждения ультрафиолетовым излучением живых биотканей. Для возбуждения апконвертирующих наночастиц введены первый и второй внешние источники возбуждения апконвертирующих наночастиц, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне, что позволяет снизить или исключить радиационную нагрузку цитотоксичного ультрафиолетового излучения на исследуемые живые биологические клеточные культуры. Введение апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка, возбуждаемых ближним инфракрасным светом, позволило увеличить глубину исследования наноколодцев до 4-7 мм за счет минимального поглощения большинством биомолекул ближнего инфракрасного света в диапазоне длин волн от 700-1100 нм в «окне прозрачности» биоткани, а использование двунаправленного встречного возбуждения апконвертирующих наночастиц позволило увеличить глубину исследования изогнутых (волнообразных) наноколодцев в два раза, до 8-14 мм и уменьшить эффекты фотоповреждения биоткани.The difference between the proposed technical solution and the above solutions lies in the fact that nanometer pores with cone-shaped inlets with up-converting core-shell nanoparticles located in each cone-shaped part surrounded by quantum dots of the core-shell structure and two external excitation sources of up-converting nanoparticles are introduced into the polymer sphere . This allowed us to use the optimal combination of several transformations of electromagnetic radiation, taking into account the level of penetration and destructive properties of certain wavelengths affecting living biological objects, to generate the wavelength of electromagnetic radiation used when scanning the surface of the walls of the nanowells of the diagnostic object. The transformation chain consists of converting the initial wavelength located in the near infrared region (in the “transparency window” of biological tissues) into local ultraviolet, and ultraviolet is converted into stable radiation in the visible or mid-infrared ranges. These transformations are carried out in the following sequence: near-infrared radiation (700-1100 nm) that is deeply penetrating and safe for biological tissues excites up-converting nanoparticles of the core-shell structure, which, in turn, generate local ultraviolet radiation in the near range (300-400 nm), which excite only nearby neighboring quantum dots of the core-shell structure, which emit stable wavelengths in the visible or mid-infrared range (400-3000 nm), which are point-irradiated when the telecontrolled nanocomposite emitting element is moved along the Z coordinate, the side walls of the nanowells at depths previously unavailable for research, without damage to living biological tissues by ultraviolet radiation. To excite upconverting nanoparticles, the first and second external excitation sources of upconverting nanoparticles operating in the near infrared range are introduced, which allows reducing or eliminating the radiation load of cytotoxic ultraviolet radiation on the living biological cell cultures under study. The introduction of up-converting nanoparticles of the core-shell structure excited by near infrared light made it possible to increase the depth of research of nanowells to 4-7 mm due to the minimal absorption of near infrared light by most biomolecules in the wavelength range from 700-1100 nm in the transparency window of the biological tissue, and the use of bidirectional counter-excitation of upconverting nanoparticles allowed to double the depth of study of curved (wave-like) nanowells to 8-14 mm and reduce the effects of photodamage biotissue.

Техническим результатом является возможность при сканировании боковых стенок наноколодцев по координате Z, осуществлять возбуждение телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, генерирующего стимулирующий стабильный спектр электромагнитных волн в оптическом диапазоне, наиболее безопасным для биотканей ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткань с одновременным измерением механической реакции (модуля упругости) точечного участка поверхности с координатами X,Y объекта диагностирования на это стимулирующее воздействие.The technical result is the ability, when scanning the side walls of nanowells in the Z coordinate, to excite a telecontrolled nanocomposite emitting element that generates a stimulating stable spectrum of electromagnetic waves in the optical range, the safest near infrared radiation for biological tissues, which has the greatest penetration depth into biological tissue with simultaneous measurement of mechanical reaction ( modulus of elasticity) of a point surface area with the coordinates X, Y of the object of the diagnosis Achievement on this stimulating effect.

Технический результат предложенной полезной модели достигается совокупностью существенных признаков, а именно: сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий фиксированною магнитопрозрачную полимерную сферу большего диаметра, размер которой превышает диаметр исследуемого наноколодца, и отделяемую магнитопрозрачную полимерную сферу меньшего диаметра, размер которой меньше диаметра исследуемого наноколодца, двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной полимерной сфере малого диаметра, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большего диаметра, из которых нанопоры большого диаметра заполнены магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка с одинаковым направлением ориентации полюсов, квантовые точки структуры ядро-оболочка с внешней стороны покрытые защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, синхронизированную с перемещаемой магнитопрозрачной зондирующей иглой С-образную синхронно-центрирующую скобу, на которой закреплены и направлены на магнитопрозрачную полимерную сферу малого диаметра первый и второй внешние источники магнитного поля в виде первой и второй плоских микрокатушек, размещенных на оптомагнитопрозрачных подложках и соединенных с выходами первого и второго ЦАП, апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, диаметр которых меньше диаметра магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, но больше диаметра квантовых точек структуры ядро-оболочка, первый и второй источники возбуждения апконвертирующих наночастиц, закрепленные на противоположных сторонах С-образной синхронно-центрирующей скобы, и оптические оси которых направлены на магнитопрозрачные полимерные сферы малого диаметра и большего диаметра, малые сквозные поры которых выполнены с конусообразными входами, по центру которых размещены апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, вокруг сферической поверхности полушария каждой из которых размещены квантовые точки структуры ядро-оболочка без выхода их оболочек за сферическую поверхность магнитопрозрачной полимерной сферы.The technical result of the proposed utility model is achieved by a combination of essential features, namely: a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, including a fixed magnetically transparent polymer sphere of larger diameter, the size of which exceeds diameter of the investigated nanowell, and a separable magnetically transparent polymer sphere of smaller diameter The size of which is smaller than the diameter of the nanowell under study, a two-layer carbon nanotube, a magnetically transparent cantilever with a probe needle threaded into a small diameter carbon nanotube, which is embedded in a larger diameter nanotube, the outer surface of which is fixed in a magnetically transparent polymer sphere of small diameter containing through nanometer pores of small and larger diameters, of which large diameter nanopores are filled with magnetic nanoparticles of the core-shell structure with the same orientations and poles, quantum dots of the core-shell structure on the outside coated with a protective opto-magnetically transparent polymer layer synchronized with a movable magneto-transparent probe needle C-shaped synchronously-centering bracket on which the first and second external sources of magnetic field are fixed and directed to a magnetically transparent polymer sphere of small diameter in the form of the first and second flat micro coils placed on opto-magnetically transparent substrates and connected to the outputs of the first and second DACs, converting core-shell nanoparticles whose diameter is smaller than the diameter of the magnetic core-shell structure nanoparticles, but larger than the quantum dots of the core-shell structure, the first and second sources of excitation of the inverting nanoparticles, mounted on opposite sides of the C-shaped synchronously centering bracket, and optical axes which are directed to magneto-transparent polymer spheres of small diameter and larger diameter, small through pores of which are made with cone-shaped inlets, in the center of which apconve is placed mercury nanoparticles of the core-shell structure, around which the quantum dots of the core-shell structure are placed around the spherical surface of the hemisphere of each hemisphere, without their shells extending beyond the spherical surface of the magnetically transparent polymer sphere.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1, где представлен сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими 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 разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими 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 разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1, which presents a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, up-converting and magnetic nanoparticles of the 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 separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, up-converting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. In FIG. Figure 3 shows the extension element A (10: 1) on an enlarged scale and in the context during the autonomous operation of a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element of a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, inverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure .

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка фиг. 1, включает магнитопрозрачный кантилевер 1, соединенный с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, с жестко закрепленной на ней магнитопрозрачной полимерной сферой 3 большего диаметра со сквозными нанометровыми порами 4 малого диаметра с конусообразными входами, заполненными апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, двухслойную углеродную нанотрубку 7, состоящую из вложенной одна в другую внутреннюю углеродную нанотрубку малого диаметра 8, и внешнюю углеродную нанотрубку большего диаметра 9, отделяемую магнитопрозрачную полимерную сферу 10 меньшего диаметра со сквозными нанометровыми порами 4 малого диаметра с конусообразными входами, заполненными апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, сквозные нанометровые поры 11 большого диаметра, заполненные магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка, первую плоскую 13 микрокатушку, вторую плоскую 14 микрокатушку, первый цифро-аналоговой преобразователь (ЦАП) 15, второй цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 16, первый внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 17, второй внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 18, С-образную синхронно-центрирующую магнитопрозрачную скобу 19. Также, на фиг. 1 представлена оптомагнитопрозрачная подложка 20 с размещенным на ней диагностируемым объектом 21, содержащим наноколодцы, заполненные жидкостью, в момент соприкосновения верхней части наноколодца с магнитопрозрачной полимерной сферой 3 большего диаметра. Элементы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12 приведены в увеличенном масштабе на фиг. 2. Элементы 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 20, 21 приведены на фиг. 3.A scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, up-converting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure of FIG. 1 includes a magnetically transparent cantilever 1 connected to a magnetically transparent probing needle 2, with a magnetically transparent polymer sphere 3 of larger diameter rigidly fixed thereon with through nanometer pores 4 of small diameter with cone-shaped inputs filled with inverting nanoparticles 5 of the core-shell structure and quantum dots 6 -shell, a two-layer carbon nanotube 7, consisting of an inner carbon nanotube of small diameter 8 inserted into one another, and an external carbon nanotube of a larger diameter 9, a detachable magneto-transparent polymer sphere 10 of a smaller diameter with through nanometer pores 4 of small diameter with cone-shaped inlets filled with up-converting nanoparticles 5 of the core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure, through nanoscale pores 11 of large diameter filled with magnetic nanoparticles 11 of large diameter core-shell structures, the first flat 13 microcoil, the second flat 14 microcoil, the first digital-to-analog converter (DAC) 15, the second digital-to-analog converter Atelier (DAC) 16, the first external excitation source of the converting nanoparticles 17, the second external excitation source of the converting nanoparticles 18, a C-shaped synchronously centering magnetically transparent bracket 19. Also, in FIG. 1 shows an opto-magnetically transparent substrate 20 with a diagnosed object 21 placed on it, containing nanowells filled with liquid, at the moment of contact of the upper part of the nanowell with a magnetically transparent polymer sphere 3 of larger diameter. Elements 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12 are shown on an enlarged scale in FIG. 2. Elements 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 20, 21 are shown in FIG. 3.

С помощью С-образной синхронно-центрирующей скобы 19, осуществляется синхронное перемещение кантилевера 1 с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 по координатам X, Y и первой плоской микрокатушки 13 синхронно со второй плоской микрокатушкой 14, которые жестко закреплены и выставлены параллельно друг другу с юстировкой их центров по одной оси, проходящей через центр магнитопрозрачной полимерной сферы 3 большего диаметра и магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра. Первый 17 и второй 18 источники возбуждения апконвертирующих наночастиц закреплены на противоположных сторонах С-образной синхронно-центрирующей скобы 19 с направлением их оптических осей на центр магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра для возбуждения апконвертирующих наночастиц 5, структуры ядро-оболочка которые в свою очередь возбуждают квантовые точки структуры ядро-оболочка перемещаемые с помощью магнитного поля в исследуемой зоне по координате Z.Using the C-shaped synchronously centering bracket 19, the cantilever 1 is synchronously moved with the magnetically transparent probe needle 2 along the X, Y coordinates and the first flat micro coil 13 in synchronization with the second flat micro coil 14, which are rigidly fixed and aligned parallel to each other with the alignment of their centers along one axis passing through the center of the magnetically transparent polymer sphere 3 of larger diameter and the magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter. The first 17 and second 18 sources of excitation of the converting nanoparticles are fixed on opposite sides of the C-shaped synchronously centering bracket 19 with the direction of their optical axes to the center of the magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter to excite the converting nanoparticles 5, the core-shell structures which in turn excite quantum points of the core-shell structure displaced by the magnetic field in the studied zone along the Z coordinate.

Первый внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 17 осуществляет возбуждение апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, расположенных в верхней полусфере отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра. Второй внешний источник возбуждения апконвертирующих наночастиц 18 осуществляет возбуждение апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, расположенных на нижней полусфере отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 меньшего диаметра. Для возбуждения апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка могут быть использованы лазерные диоды с гауссовым профилем распределения интенсивности пучка (одномодовые лазерные диоды) и длиной волны, например, 975 нм с плотностью мощности излучения допустимой для безопасной работы с живой биотканью (in vivo).The first external source of excitation of the converting nanoparticles 17 excites the converting nanoparticles 5 of the core-shell structure located in the upper hemisphere of the detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter. The second external source of excitation of the converting nanoparticles 18 excites the converting nanoparticles 5 of the core-shell structure located on the lower hemisphere of the separated magnetically transparent polymer sphere 10 of smaller diameter. To excite up-converting nanoparticles of the core-shell structure, laser diodes with a Gaussian beam intensity distribution profile (single-mode laser diodes) and a wavelength of, for example, 975 nm with a radiation power density acceptable for safe operation with living biological tissue (in vivo) can be used.

В зависимости от программы исследований и для определения электрических реакций на определенной глубине погружения, временные комбинации импульсов возбуждений с длиной волны λ1, воздействующие на апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, расположенные в верхней или в нижней полусфере, могут генерироваться первым и вторым внешними источниками возбуждения апконвертирующих наночастиц 17 и 18 одновременно или раздельно, по мере перемещения отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 меньшего диаметра по наноколодцу, сканируя его боковую стенку длинной волны λ2.Depending on the research program and for determining electrical reactions at a specific immersion depth, temporary combinations of excitation pulses with a wavelength of λ1 acting on upconverting nanoparticles of the core-shell structure located in the upper or lower hemisphere can be generated by the first and second external excitation sources of the upconverting nanoparticles 17 and 18 simultaneously or separately, as the detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of smaller diameter moves along the nanowell, ska iruya its sidewall wavelength λ2.

Элементы 1, 2, 3, 10, 19 выполнены магнитопрозрачными, что достигается отсутствием в их структурах ферромагнитных примесей. Сквозные нанометровые поры малого 4 диаметра с конусообразными входами заполнены апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка. Сквозные нанометровые поры большого 11 диаметра заполнены магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка. Ядро каждой магнитной наночастицы 12 структуры ядро-оболочка состоит из магнитожесткого материала, а внешняя оболочка сформирована из магнитомягкого материала. Дистанционное управление траекторией и скоростью реверсивного перемещения отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра по наноколодцу объекта диагностирования 21 осуществляется за счет взаимодействия постоянного магнитного поля магнитных наночастиц 12 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 ЦАП 15 и второго ЦАП 16 (их разрядность и быстродействие) определяется диапазоном проводимых диагностических исследований.Elements 1, 2, 3, 10, 19 are magnetically transparent, which is achieved by the absence of ferromagnetic impurities in their structures. Through nanometer pores of small 4 diameters with cone-shaped inlets are filled with up-converting nanoparticles 5 of the core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure. The through nanometer pores of large diameter 11 are filled with magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure. The core of each magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure consists of a magnetically rigid material, and the outer shell is formed of a soft magnetic material. Remote control of the trajectory and speed of the reverse movement of the detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter along the nanowell of the diagnostic object 21 is carried out due to the interaction of the constant magnetic field of magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure with a changing (in magnitude and direction vector) magnetic field created by the first plane 13 and the second flat 14 micro-coils, consisting of one or more spiral-shaped turns, the conclusions of which are connected respectively to the outputs the first DAC 15 and the second DAC 16. The type of the first DAC 15 and the second DAC 16 (their capacity and speed) is determined by the range of diagnostic tests.

Отделяемая магнитопрозрачная полимерная сфера 10 малого диаметра соединена с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 через двухслойную углеродную нанотрубку 7 структуры типа «русская матрешка» (russian dolls), представляющую совокупность коаксиально вложенных друг в друга однослойных углеродных нанотрубок 8 и 9 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 нанотрубоки 8, 9 образуют наноподшипник скольжения для перемещения отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра по магнитопрозрачной зондирующей 2 игле с минимальным трением. Внутренняя поверхность вложенной углеродной нанотрубки малого диаметра 8 соединена с поверхностью магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, а внешняя поверхность внешней углеродной нанотрубки большего диаметра 9 продета и закреплена в одной из сквозных нанометровых пор малого диаметра 4 с конусообразными входами отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10, покрытой защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем.A detachable magneto-transparent polymer sphere 10 of small diameter is connected to the magneto-transparent probing needle 2 through a two-layer carbon nanotube 7 of the Russian dolls type, which is a collection of single-layer carbon nanotubes 8 and 9 coaxially inserted into each other with the distance between adjacent graphite layers (between distance), close to the value (approximately equal) of 0.34 nm, at which the van der Waals forces are minimal. Single-walled carbon nanotubes 8, 9 inserted into one another form a sliding nanosized bearing for moving a detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter along a magnetically transparent probe 2 needle with minimal friction. The inner surface of the embedded carbon nanotube of small diameter 8 is connected to the surface of the magnetically transparent probing needle 2, and the outer surface of the outer carbon nanotube of larger diameter 9 is threaded and fixed in one of the through nanometer pores of small diameter 4 with conical inlets of the detachable magnetically transparent polymer sphere 10 covered with a protective optically magnetically transparent polymer layer.

Минимальный диаметр отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра определяется минимальным количеством легированных в нее апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, максимальным количеством размещаемых в чашах конусообразных входов вокруг апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка и минимальным количеством магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка, образующих в совокупности телеуправляемый нанокомпозитный излучающий элемент, параметры электромагнитного излучения которого определяются классом диагностируемого объекта 21.The minimum diameter of a detachable magneto-transparent polymer sphere 10 of small diameter is determined by the minimum number of upconverting nanoparticles 5 of the core-shell structure doped into it, the maximum number of cone-shaped entrances around the upconverting nanoparticles 5 of the core-shell structure, quantum dots 6 of the core-shell structure and the minimum number of magnetic 12 nanoparticles of the core-shell structure, which together form a telecontrolled nanocomposite emitting element, the parameters of the elec ferromagnetic radiation are determined by the class of object being diagnosed 21.

Для правильного размещения определенных наночастиц в определенных нанапорах излучательного элемента допусковые отклонения диаметров нанопор должны соответствовать допусковому отклонению диаметров магнитных наночастиц или апконвертирующих наночастиц, или квантовых точек структуры ядро-оболочка. Выполнение таких условий необходимо для корректного программирования излучающего элемента (т.е. каждая сферическая наночастица определенного класса должна войти только в нанопору своего класса, но не может войти в соседнею нанопору меньшего диаметра, для погружения в которую предназначена другая сферическая наночастица меньшего диаметра следующего класса) методом последовательного погружения полимерной сферы с множеством сформированных нанопор в коллоидные растворы разных классов с последовательно уменьшающимся диаметром наночастиц.For proper placement of certain nanoparticles in certain nanopores of a radiating element, the tolerance deviations of the diameters of nanopores must correspond to the tolerance deviation of the diameters of magnetic nanoparticles or up-converting nanoparticles, or quantum dots of the core-shell structure. The fulfillment of such conditions is necessary for the correct programming of the emitting element (i.e., each spherical nanoparticle of a certain class must enter only the nanopore of its class, but cannot enter the adjacent nanopore of a smaller diameter, for which another spherical nanoparticle of a smaller diameter of the next class is intended to be immersed) by sequentially immersing a polymer sphere with many formed nanopores in colloidal solutions of different classes with a successively decreasing diameter of the nanobar particles.

Квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка расположены на малом расстоянии вокруг каждой апконвертирующей наночастицы 5 структуры ядро-оболочка для выполнения резонансной безызлучательной передачи энергии по ферстеровскому механизму (FRET, Forster Resonance Energy Transfer), т.к. эффективность FRET обратно пропорциональна шестой степени расстояния между ними. Кроме того, линии фотолюминесценции апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка находятся в полосе поглощения квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка.Quantum dots 6 of the core-shell structure are located at a small distance around each up-converting nanoparticle 5 of the core-shell structure to perform resonant non-radiative energy transfer via the Forster mechanism (FRET, Forster Resonance Energy Transfer), because FRET efficiency is inversely proportional to the sixth power of the distance between them. In addition, the photoluminescence lines of up-converting nanoparticles 5 of the core-shell structure are in the absorption band of quantum dots 6 of the core-shell structure.

Стрелками указываются направления возбуждающего λ1 ближнего инфракрасного излучения и преобразованного λ2 по длине волны излучения, где λ1 - длины волн внешних электромагнитных излучений для возбуждения апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка, вызывающих флуоресценцию рядом расположенных квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка, λ2 - длина волны флуоресценции квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка. Стрелками с символом

Figure 00000001
и
Figure 00000002
(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 наночастиц 12 структуры ядро-оболочка, закрепленных в корпусе отделяемой магнотопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра, которая в свою очередь перемещает закрепленные в ней апконвертирующие наночастицы 5 структуры ядро-оболочка и 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 21. Размер диаметра отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра должен быть меньше наименьшего сужения диаметра наноколодца для свободного перемещения по нему, а диаметр полимерной фиксированной сферы 3 большего диаметра должен быть больше наибольшего диаметра устья исследуемого наноколодца для исключения ошибок при проведении измерения модуля Юнга.The arrows indicate the directions of the exciting near-infrared radiation λ1 and the converted λ2 along the radiation wavelength, where λ1 are the wavelengths of external electromagnetic radiation for excitation of the converting nanoparticles 5 of the core-shell structure, causing fluorescence of adjacent quantum dots 6 of the core-shell structure, λ2 is the wavelength fluorescence of quantum dots 6 core-shell structure. Arrows with a symbol
Figure 00000001
and
Figure 00000002
(first and second magnetic induction vectors) shows the direction of the magnetic lines of force of the external magnetic fields generated by the first flat 13 and second flat 14 microcoils. An external magnetic field attracts or repels magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure, mounted in the housing of a detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter, which in turn moves the inverting nanoparticles 5 of the core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure attached to it, in the interaction of bipolar or unipolar magnetic fields. The bidirectional arrow with the ΔZ symbol shows the approximate scanning range of the side walls of nanowells along the Z coordinate of the diagnostic object 21. The diameter of the detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter should be less than the smallest narrowing of the diameter of the nanowell for free movement along it, and the diameter of the polymer fixed sphere 3 of larger diameter should be larger than the largest diameter of the mouth of the investigated nanowell to eliminate errors during the measurement of Young's modulus.

Для реализации полезной модели могут быть использованы, например, известные технологии изготовления апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка, повышающие конверсионные свойства композиции, имеющие кубическую структуру (α) или гексагональную структуру (β), композиции α-NaYF4: Yb, Er @ CaF2. Рекомендуемой размер ядра - от 2 до 80 нм, а оболочка - толщиной от 2 до 40 нм. В качестве оболочки могут быть использованы другие материалы, улучшающие преобразовательные функции наночастиц, включающие в себя NaYF4 (α или β), CaF2, LiYF4, NaGdF4, NaScF4, NaYbF4, NaLaF4, LaF3, GdF3, GdOF, La2O3, Lu2O3, Y2O3, Y2O2S, YbF3, YF3, KYF4, KGdF4, BaYF5, BaGdF5, NaLuF4, KLuF4 и BaLuF5, но не ограничиваться ими. Сочетание компонентов и процентное содержание определяет интенсивность излучения тех или иных пиков в оптическом диапазоне от ультрафиолетового до красной области спектра, генерируемых апконвертирующими наночастицами (Patent №US 9956426 В2 Date of Patent: May 1, 2018, UPCONVERTING NANOPARTICLES).For the implementation of the utility model, for example, the well-known technologies for manufacturing up-converting nanoparticles of the core-shell structure can be used, which increase the conversion properties of the composition, have a cubic structure (α) or hexagonal structure (β), compositions α-NaYF 4 : Yb, Er @ CaF 2 . The recommended core size is from 2 to 80 nm, and the shell is from 2 to 40 nm thick. As a shell, other materials can be used that improve the conversion functions of nanoparticles, including NaYF 4 (α or β), CaF 2 , LiYF 4 , NaGdF 4 , NaScF 4 , NaYbF 4 , NaLaF 4 , LaF 3 , GdF 3 , GdOF , La 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Y 2 O 3 , Y 2 O 2 S, YbF 3 , YF 3 , KYF 4 , KGdF 4 , BaYF 5 , BaGdF 5 , NaLuF 4 , KLuF 4 and BaLuF 5 , but not limited to them. The combination of components and the percentage determines the radiation intensity of certain peaks in the optical range from the ultraviolet to the red region of the spectrum generated by up-converting nanoparticles (Patent No. US 9956426 B2 Date of Patent: May 1, 2018, UPCONVERTING NANOPARTICLES).

В качестве дополнительной оболочки при синтезе апконвертирующих наночастиц структуры ядро-оболочка также может быть использован диоксид титана TiO2, который наносится на ядро апконвертирующей наночастицы (TiO2 coated NaYF4: Yb, Tm @ SiO2), в зависимости от процентного сочетания компонентов длина волны излучения может находиться в диапазоне от 330 нм до 675 нм (Patent Application Publication Pub. No.: US 20170000887 Al, Pub. Date: Jan. 5, 2017, UNIFORM CORE-SHELL TIO2 COATED UPCONVERSION NANOPARTICLES AND USE THEREOF).As an additional shell in the synthesis of up-converting nanoparticles of the core-shell structure, titanium dioxide TiO 2 can also be used, which is deposited on the core of the up-converting nanoparticle (TiO 2 coated NaYF 4 : Yb, Tm @ SiO 2 ), depending on the percentage combination of components wavelength radiation can range from 330 nm to 675 nm (Patent Application Publication Pub. No .: US 20170000887 Al, Pub. Date: Jan. 5, 2017, UNIFORM CORE-SHELL TIO2 COATED UPCONVERSION NANOPARTICLES AND USE THEREOF).

Так же, для получения апконвертирующих наночастиц может быть использован известный способ синтеза биосовместимых апконвертирующих наночастиц α-NaYF4: Yb, Tm @ CaF2 в одном реакционном сосуде (в трехгорлой реакционной колбе) (Patent №US 10179177 В2 Date of Patent: jan. 15, 2019, COATED UP-CONVERSION NANOPARTICLES), (Patent Application Publication Pub. No.: US 20190099505 Al, Pub. Date: Apr. 5, 2019, COATED UP-CONVERSION NANOPARTICLES).Also, to obtain converting nanoparticles, a known method for synthesizing biocompatible converting nanoparticles of α-NaYF 4 : Yb, Tm @ CaF 2 in one reaction vessel (in a three-necked reaction flask) can be used (Patent No. US 10179177 B2 Date of Patent: jan. 15 , 2019, COATED UP-CONVERSION NANOPARTICLES), (Patent Application Publication Pub. No .: US 20190099505 Al, Pub. Date: Apr. 5, 2019, COATED UP-CONVERSION NANOPARTICLES).

Кроме того, для реализации полезной модели могут быть применены известные апконвертирующие наночастицы NaYF4:Yb3+, Tm3+, обладающие антистоксовой люминисценцией в ультрафиолетовой и синей области спектра, исключающие радиационную нагрузку цитотоксичного ультрафиолетового излучения на клеточные культуры, используемые при создании тканеинженерных конструкций (Патент RU 2611395 С2, 21.02.2017, A61L 27/00, C09K 9/00, C08J 3/28, B82Y 1/00, СПОСОБ АКТИВАЦИИ ПРОЦЕССА ФОТОПОЛИМЕРИЗАЦИИ БЛИЖНИМ ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ).In addition, to implement the utility model, the well-known converting nanoparticles NaYF 4 : Yb 3+ , Tm 3+ can be used, which have anti-Stokes luminescence in the ultraviolet and blue spectral regions, eliminating the radiation load of cytotoxic ultraviolet radiation on cell cultures used to create tissue-engineering structures ( Patent RU 2611395 C2, 02.21.2017, A61L 27/00, C09K 9/00, C08J 3/28, B82Y 1/00, METHOD FOR ACTIVATING THE PROCESS OF PHOTOPOLYMERIZATION BY NEAR INFRARED RADIATION).

Использование квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка обусловлено возможностью генерирования ими стабильных длин волн, (длина волны определяется величиной диаметра квантовой точки), отработанной технологией изготовления и получения стабильного легко программируемого спектра электромагнитного излучения в оптическом диапазоне. 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 (Патент RU 2635345 С1, 10.11.2017, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С ПРОГРАММИРУЕМЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ ПОРТРЕТОМ ИЗЛУЧАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА НА ОСНОВЕ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Линьков Ю.В., Линьков П.В.).The use of quantum dots 6 of the core-shell structure is due to the possibility of generating stable wavelengths, (the wavelength is determined by the diameter of the quantum dot), a well-established manufacturing technology and obtaining a stable easily programmable spectrum of electromagnetic radiation in the optical range. The core of each 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, but not limited to them. The shell of each 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 not is limited (Patent RU 2635345 C1, 11/10/2017, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, ATOMIC POWER MICROSCOPE PROBE WITH A PROGRAMMABLE SPECTRAL PORTRAIT OF A RADIATING ELEMENT ON THE EXTENT OF A QUARTER OF THE DAY. A., Vishnyakov N.V., Linkov Yu.V., Linkov P.V.).

Ферромагнитное ядро магнитной наночастицы 12 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 12 структуры ядро-оболочка может варьироваться от 3 нм до 20 нм. Внешняя оболочка (окружающая магнитный сердечник) магнитной наночастицы 12 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 12 структуры ядро-оболочка и может покрываться дополнительной биосовместимой оболочкой, что, в свою очередь, защищает исследуемый биологический диагностируемый объект 21 при частичном повреждении общей защитной оболочки отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра. 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).The ferromagnetic core of the magnetic nanoparticle 12 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 magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure can vary from 3 nm to 20 nm. The outer shell (surrounding the magnetic core) of the magnetic nanoparticle 12 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 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. 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 magnetic nanoparticle 12 of the core-shell structure and can be covered with an additional biocompatible shell, which, in turn, protects the studied biological diagnosed object 21 with partial damage to the general protective shell of the detached magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter. For the implementation of the utility model, for example, the well-known technologies for manufacturing magnetic nanoparticles of the core-shell structure can be used: (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 : US 20130342297 A1 Pub. Date: Dec. 26, 2013 MAGNETIC EXCHANGE COUPLED CORE-SHELL NANOMAGNETS).

Изготовление излучающего элемента осуществляется легированием отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка, апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка. Легирование отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра выполняется за счет последовательного проникновения магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка в сквозные нанометровые поры 11 большого диаметра, затем проникновения апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка в оставшиеся не заполненными сквозные нанометровые поры малого 4 диаметра с конусообразными входами и заполнение оставшихся пустот в конусообразных входах вокруг апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка кватовыми точками 6 структуры ядро-оболочка. Например, 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 (Патент RU 2635345 C1, 10.11.2017, G01Q 60/24, G01Q 70/08, B82Y 35/00, ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С ПРОГРАММИРУЕМЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ ПОРТРЕТОМ ИЗЛУЧАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА НА ОСНОВЕ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Линьков Ю.В., Линьков П.В.).The manufacture of the emitting element is carried out by doping a detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter with magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure, up-converting nanoparticles of 5 core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure. The detachable magneto-transparent polymer sphere 10 of small diameter is doped by sequential penetration of magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure into the through nanometer pores 11 of large diameter, then by the penetration of the inverting nanoparticles 5 of the core-shell structure into the remaining unfilled through nanometer pores of small 4 diameters with cone-shaped inputs and filling the remaining voids in the cone-shaped inlets around the upconverting nanoparticles 5 of the core-shell structure with quat points 6 core-shell structures. For example, 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 (Patent RU 2635345 C1, 11/10/2017, G01Q 60/24, G01Q 70 / 08, B82Y 35/00, ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A PROGRAMMABLE SPECTRAL PORTRAIT OF A RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM DOTS OF THE STRUCTURE OF THE NUCLEAR SHELL. / Linkov V.V., Linkov V.V., V. Linkov, V. V., V. Linkov, V. V., Linkov. .).

Вершина 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 magnetically transparent probe needle 2 can be implemented, for example, using the known technology of growing metal probes for atomic force microscopes from nanowires (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 7, состоящая из однослойной нанотрубки 8 малого диаметра вложенной в однослойную нанотрубку большего диаметра 9 (в совокупности, используемые в качестве наноподшипника скольжения), может быть соединена с магнитопрозрачной зондирующей иглой при помощи атомно-силового микроскопа или изготовлена выращиванием на 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 7, consisting of a single-layer nanotube 8 of small diameter embedded in a single-layer nanotube of larger diameter 9 (collectively used as a sliding nanoparticle), can be connected to a magnetically transparent probe needle using an atomic force microscope or made by growing on a 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 a NEMS torus (nano-electromechanical system) of an electric motor or gyroscope with an outer diameter of an external 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 разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицими структуры ядро-оболочка работает следующим образом: магнитопрозрачный кантилевер 1 с магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 с жестко закрепленной на ней магнитопрозрачной полимерной сферой 3 подводится к объекту диагностирования 21, расположенному на оптомагнитопрозрачной подложке 20, и надавливает на поверхность у входа в устье наноколодца объекта диагностирования 21 (фиг. 2), получая данные об упругих свойствах (механических характеристиках) элемента объекта диагностирования 21, до включения и после включения первого внешнего источника возбуждения апконвертирующих наночастиц 17, работающего в ближнем инфракрасном диапазоне с длиной волны λ1. В результате апконвертирующие наночастицы 5 структуры ядро-оболочка после возбуждения генерируют энергию в ультрафиолетовом диапазоне и возбуждают расположенные вокруг их квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка, которые, в свою очередь, направляют свое излучение в оптическом диапазоне на поверхность стенки наноколодца диагностируемого объекта 21 с длинной волны λ2.A scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure works as follows: a magnetically transparent cantilever 1 with a magnetically transparent probe 2 with a magnetically transparent polymer object being fixed to it 3 and connected to it with a magnetically transparent polymer 21 located on an opto-magnetically transparent substrate 20 and presses the surface at the entrance to the mouth of the nanowell diagnostics 21 (Fig. 2), receiving data on the elastic properties (mechanical characteristics) of the element of the diagnostic object 21, before and after turning on the first external excitation source of the inverting nanoparticles 17, operating in the near infrared with a wavelength of λ1. As a result, after converting nanoparticles 5 of the core-shell structure, they generate energy in the ultraviolet range and excite the quantum dots of the core-shell structure located around their quantum dots 6, which, in turn, direct their radiation in the optical range to the nanoscale wall surface of the diagnosed object 21 with a long waves λ2.

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 (

Figure 00000003
), направленное на центр перемещаемой по координате Z отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра. Магнитные полюса всех магнитных наночастиц 12 структуры ядро-оболочка постоянно ориентированы параллельно 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 DAC 15, which, depending on the chosen research program, determines the shape and repetition rate of the electric signal fed to the winding of the first flat 13 microcoil, which creates an external control magnetic field (
Figure 00000003
), directed to the center of the detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter moved along the Z coordinate. The magnetic poles of all magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure are constantly oriented parallel to the magnetically 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. При взаимодействии постоянного магнитного поля, создаваемого магнитными наночастицами 12 структуры ядро-оболочка, расположенными в отделяемой магнитопрозрачной полимерной сфере 10 малого диаметра с переменным магнитным полем, создаваемым первой 13 и второй 14 плоскими микрокатушками, в диапазоне ΔZ, происходит последовательное перемещение отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра с квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, возбуждаемыми апконвертирующими наночастицами 5 структуры ядро-оболочка вниз или вверх по координате Z параллельно сканируемой боковой стенки наноколодца объекта диагностирования 21. При диагностировании глубоких наноколодцев, глубина которых больше длины магнитопрозрачной зондирующей иглы (возможно в десятки 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 12 структуры ядро-оболочка, размещенных в отделяемой магнитопрозрачной полимерной сфере 10 малого диаметра. В результате, отделяемая магнитопрозрачная полимерная сфера 10 малого диаметра соскальзывает с магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 и начинает погружаться на дно наноколодца (фиг. 3) одного из элементов объекта диагностирования 21. Возбуждение апконвертирующих наночастиц 5 структуры ядро-оболочка на больших глубинах осуществляется с помощью второго внешнего источника возбуждения апконвертирующих наночастиц 18, излучение которого направлено встречно излучению первого 17 для равномерного распределения уровня сигнала с длинной волны λ1 на всем пути реверсивного перемещения нанокомпозитного излучающего элемента в диапазоне ΔZ при сканировании искривленных или волнообразных наноколодцев. 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

Figure 00000004
и осуществляет функции торможения или подталкивания магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра (в зависимости от полярности сигналов подаваемых на первую микрокатушку 13, она создает магнитное поле, которое притягивает или отталкивает магнитные наночастицы 12 структуры ядро-оболочка, расположенные в магнитопрозрачной полимерной сфере 10 малого диаметра), а вторая микрокатушка 14 осуществляет функции стаскивания отделяемой магнитопрозрачной полимерной сферы 10 малого диаметра с магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, при выполнении условия
Figure 00000005
При обратном сканировании (в режиме «всплытие») соотношение величин
Figure 00000006
и
Figure 00000007
меняются местами (
Figure 00000008
). И отделяемая магнитопрозрачная полимерная сфера 10 малого диаметра, пристыковавшись, занимает исходное положение на вершине магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, (если по программе исследований требуется ее возвращение). После этого осуществляется переход к исследованию следующего наноколодца.Under the influence 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 amplitude and duration), the first flat 13 microcoil and the second 14 flat microcoil create an external magnetic field with one or another magnitude and direction magnetic lines of force. In the interaction of a constant magnetic field created by magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure located in a detachable magneto-transparent polymer sphere 10 of small diameter with an alternating magnetic field created by the first 13 and second 14 flat micro coils, in the ΔZ range, the detachable magneto-transparent polymer sphere 10 moves sequentially small diameter with quantum dots 6 core-shell structure excited by up-converting nanoparticles 5 core-shell structure up or down along the Z coordinate of the parallel-scanned side wall of the nanowell of the object to be diagnosed 21. When diagnosing deep nanowells, the depth of which is greater than the length of the magnetically transparent probe needle (possibly tens of times), a code is supplied to the input of the second DAC 16, which increases the current passing through the winding of the second flat microcoil 14 , which, in turn, increases the attractive force of magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure, placed in a detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter. As a result, the detachable magneto-transparent polymer sphere 10 of small diameter slides off the magneto-transparent probe needle 2 and begins to sink to the bottom of the nanowell (Fig. 3) of one of the elements of the diagnostic object 21. The core-shell structure of the converting nanoparticles 5 is excited at great depths using the second external the excitation source of the converting nanoparticles 18, the radiation of which is directed counter to the radiation of the first 17 for uniform distribution of the signal level with a long wavelength λ1 on along the entire path of the reverse movement of the nanocomposite emitting element in the ΔZ range when scanning curved or wave-like nanowells. The scanning speed of the walls of the nanowell is determined by the rate of change of the binary code fed to the input of the first DAC 15 and the second 16 DAC. In the "immersion" mode (Fig. 3), the first flat micro coil 13 creates a field
Figure 00000004
and performs the functions of braking or pushing the magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter (depending on the polarity of the signals supplied to the first microcoil 13, it creates a magnetic field that attracts or repels magnetic nanoparticles 12 of the core-shell structure located in the magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter) and the second microcoil 14 performs the functions of pulling off a detachable magnetically transparent polymer sphere 10 of small diameter from a magnetically transparent probe needle 2, when nii conditions
Figure 00000005
During reverse scanning (in the “ascent” mode), the ratio of values
Figure 00000006
and
Figure 00000007
swap (
Figure 00000008
) And the detachable magneto-transparent polymer sphere 10 of small diameter, having joined, takes up its initial position on the top of the magneto-transparent probing needle 2 (if the research program requires its return). After this, a transition to the study of the next nanowell is carried out.

Предложенная конструкция сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, также обеспечивает при сканировании поверхности объекта диагностирования атомно-силовым микроскопом возможность осуществления съема топологического распределения величины модуля Юнга (модуля упругости) на поверхности объекта диагностирования, в зависимости от стимулирующего воздействия стабильным спектром электромагнитного излучения на каждый наноколодец с координатами X, Y, непосредственно расположенный под вершиной магнотопрозрачной иглы, и получить дополнительную информацию при сканировании по координате Z наноколодцев, глубинны которых в десятки раз больше длины магнитопрозрачной зондирующей иглы. Возможность осуществления возбуждения отделяемого телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента, состоящего из квантовых точек, апконвертирующих и магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, наиболее безопасным ближним инфракрасным излучением, обладающим наибольшей глубиной проникновения в биоткани при сканировании боковых стенок наноколодцев, диагностируемых биологических объектов, позволило исследовать живые наноструктуры на глубинах в десятки раз больших длины магнитопрозрачной зондирующей иглы, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.The proposed design of a scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, inverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure also provides the ability to measure the topological distribution of the Young's modulus (elastic modulus) when scanning the surface of an object to be diagnosed with an atomic force microscope. ) on the surface of the object of diagnosis, depending on the stimulating effect a stable spectrum of electromagnetic radiation for each nanowell with X, Y coordinates, located directly below the tip of the magnetically transparent needle, and get additional information when scanning along the Z coordinate of nanowells, whose depths are tens of times greater than the length of the magnetically transparent probe. The possibility of exciting a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element, consisting of quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, the safest near infrared radiation, which has the greatest penetration depth into biological tissues when scanning the side walls of nanoscale wells, diagnosed biological objects, allowed us to study living nanostructures on depths tens of times greater than the length of the magnetically transparent probe needle, which was previously impossible You can have been performed according to conventional probes.

Claims (1)

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с разделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками, апконвертирующими и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий фиксированную магнитопрозрачную полимерную сферу большего диаметра, размер которой превышает диаметр исследуемого наноколодца, и отделяемую магнитопрозрачную полимерную сферу меньшего диаметра, размер которой меньше диаметра исследуемого наноколодца, двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотрубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной полимерной сфере малого диаметра, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большего диаметра, из которых нанопоры большего диаметра заполнены магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка с одинаковым направлением ориентации полюсов, квантовые точки структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытые защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, синхронизированную с перемещаемой магнитопрозрачной зондирующей иглой С-образную синхронно-центрирующую скобу, на которой закреплены и направлены на магнитопрозрачную полимерную сферу малого диаметра первый и второй внешние источники магнитного поля в виде первой и второй плоских микрокатушек, размещенных на оптомагнитопрозрачных подложках и соединенных с выходами первого и второго ЦАП, отличающийся тем, что содержит апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, диаметр которых меньше диаметра магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка, но больше диаметра квантовых точек структуры ядро-оболочка, первый и второй источники возбуждения апконвертирующих наночастиц, закрепленные на противоположных сторонах С-образной синхронно-центрирующей скобы, и оптические оси которых направлены на магнитопрозрачные полимерные сферы малого диаметра и большего диаметра, малые сквозные поры которых выполнены с конусообразными входами, по центру которых размещены апконвертирующие наночастицы структуры ядро-оболочка, вокруг сферической поверхности полушария каждой из которых размещены квантовые точки структуры ядро-оболочка без выхода их оболочек за сферическую поверхность магнитопрозрачной полимерной сферы.Scanning probe of an atomic force microscope with a separable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, upconverting and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, including a fixed magneto-transparent polymer sphere of a larger diameter, the size of which is larger than the diameter of the investigated nanowell, and the separable magneto-transparent polymer which is smaller than the diameter of the investigated nanowell, a two-layer carbon nanotube, magnetically transparent cantilever with a probe needle threaded into a small diameter carbon nanotube, which is embedded in a larger diameter nanotube, the outer surface of which is fixed in a magnetically transparent polymer sphere of small diameter, containing through nanometer pores of small and larger diameter, of which larger nanopores are filled with magnetic nanoparticles of the core structure shell with the same direction of orientation of the poles, quantum dots of the core-shell structure, coated externally with protective opto-magnetically transparent a C-shaped synchronous centering bracket synchronized with a movable magneto-transparent probing needle, on which the first and second external magnetic field sources are fixed and directed to the small-diameter magneto-transparent polymer sphere in the form of first and second flat microcoils placed on opto-magnetically transparent substrates and connected to the outputs of the first and second DACs, characterized in that it contains up-converting nanoparticles of the core-shell structure, the diameter of which is less than the diameter of magnetic n nuclei of the core-shell structure, but larger than the quantum dots of the core-shell structure, the first and second sources of excitation of the converting nanoparticles, mounted on opposite sides of the C-shaped synchronously centering bracket, and whose optical axes are directed to magnetically transparent polymer spheres of small diameter and larger diameter , small through pores of which are made with cone-shaped inlets, in the center of which are placed converting nanoparticles of the core-shell structure around a spherical surface along The hemisphere of each of which contains quantum dots of the core-shell structure without their shells extending beyond the spherical surface of the magnetically transparent polymer sphere.
RU2019136983U 2019-11-18 2019-11-18 SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS RU195784U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136983U RU195784U1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136983U RU195784U1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU195784U1 true RU195784U1 (en) 2020-02-05

Family

ID=69416162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136983U RU195784U1 (en) 2019-11-18 2019-11-18 SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU195784U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030066960A1 (en) * 1996-08-08 2003-04-10 William Marsh Rice University Apparatus for growing continuous single-wall carbon nanotube fiber
US20030170480A1 (en) * 2002-01-18 2003-09-11 North Carolina State University Gradient fabrication to direct transport on a surface
KR20060026209A (en) * 2004-09-20 2006-03-23 학교법인 중앙대학교 Method for arraying quantum dot using nano pipette

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030066960A1 (en) * 1996-08-08 2003-04-10 William Marsh Rice University Apparatus for growing continuous single-wall carbon nanotube fiber
US20030170480A1 (en) * 2002-01-18 2003-09-11 North Carolina State University Gradient fabrication to direct transport on a surface
KR20060026209A (en) * 2004-09-20 2006-03-23 학교법인 중앙대학교 Method for arraying quantum dot using nano pipette

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
Zhang et al. Toward quantitative bio-sensing with nitrogen–vacancy center in diamond
Bünzli Lanthanide photonics: shaping the nanoworld
Li et al. Rare earth fluoride nano-/microcrystals: synthesis, surface modification and application
Wang et al. Lanthanide-doped nanocrystals: synthesis, optical-magnetic properties, and applications
Zhang et al. Artificial bacterial flagella for micromanipulation
Moreno et al. Cylindrical magnetic nanowires applications
RU163240U1 (en) SCANNING PROBE OF ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT ALLOYED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
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
RU195784U1 (en) SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOTS, APON-CONVERTER OF NON-MAGNET AND MAGNETOS
RU2724987C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separated remote-controlled nanocomposite emitting element doped with quantum dots, 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
RU192810U1 (en) SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH SEPARABLE TELEO-CONTROLLED NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT, DOPED WITH APCONVERAL AND MAGNETIC NANOPARTICLE PARTICLES
RU2615052C1 (en) Scanning probe atomic-force microscope having nanocomposite radiating element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles having 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
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
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
RU2716849C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable telecontrol nanocomposite emitting element based on upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU2716848C1 (en) Scanning probe of atomic-force microscope with separable remote-controlled nanocomposite radiating element based on upconverting and magnetic nanoparticles of core-shell structure
RU156174U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A RADIATING ELEMENT, BASED ON QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE NUCLEAR SHELL 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
RU2615708C1 (en) Scanning probe of atomic force microscopy with nanocomposite radiating element, doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of core-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

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200130