RU2647512C1 - Atomic force microscope probe with programmable dynamics of doped radiant element spectral portraits change, by quantum dots of core-sheath structure - Google Patents

Atomic force microscope probe with programmable dynamics of doped radiant element spectral portraits change, by quantum dots of core-sheath structure Download PDF

Info

Publication number
RU2647512C1
RU2647512C1 RU2017110606A RU2017110606A RU2647512C1 RU 2647512 C1 RU2647512 C1 RU 2647512C1 RU 2017110606 A RU2017110606 A RU 2017110606A RU 2017110606 A RU2017110606 A RU 2017110606A RU 2647512 C1 RU2647512 C1 RU 2647512C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
quantum dots
shell structure
nanopores
fluorescence
Prior art date
Application number
RU2017110606A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Линьков
Николай Владимирович Вишняков
Юрий Владимирович Линьков
Павел Владимирович Линьков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2017110606A priority Critical patent/RU2647512C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2647512C1 publication Critical patent/RU2647512C1/en

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • 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

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: according to the invention, the cantilever is connected to an electrically conductive probing needle, the vertex of which is threaded into a single through nanopore with tapered glass sphere inputs containing a uniform array of diameter-ordered through nanopores with tapered inputs filled with nonradiative and radiative quantum dots of the core-sheath with calibrated fluorescence time intervals with various discrete emission spectra and various emission time intervals, by a combination of which a general packet of spectral radiation portraits and their sequence are programmed.
EFFECT: possibility of simultaneous combination of electromagnetic multiwave exposure with programmable dynamics of changes in radiation spectra with measurement of electrical signal characteristics of this stimulating effect at one common point on the diagnosis object surface without affecting adjacent areas.
6 dwg

Description

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

Известен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, соединенной за счет продевания ее вершины с трением, на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев, в одну из нанометровых сквозных пор полимерной сферы, покрытой защитным прозрачным слоем, сквозные нанометровые поры которой заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, внешний источник возбуждения квантовых точек [1].A probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of the core-shell structure, including a cantilever with an electrically conductive probe needle connected by threading its apex with friction, is known to a distance equal to the maximum depth of the studied nanowells, into one of the nanometer through pores a polymer sphere coated with a protective transparent layer, the through nanometer pores of which are filled with quantum dots of the core-shell structure, an external source of quantum excitation out points [1].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемой динамикой изменения спектра излучения воздействия с измерением характеристик электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the possibility of simultaneously combining the electromagnetic multi-wave with programmable dynamics of the change in the spectrum of the exposure radiation with measuring the characteristics of the electrical response to this stimulating effect at one common point on the surface of the diagnostic object without affecting neighboring areas.

Наиболее близким по технической сущности является зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, соединенной за счет продевания ее вершины с трением, на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев, в одну из нанометровых сквозных пор стеклянной сферы, покрытой защитным прозрачным слоем, сквозные нанометровые поры которой заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, внешний источник возбуждения квантовых точек [2].The closest in technical essence is a probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of the core-shell structure, including a cantilever with an electrically conductive probe needle, connected by threading its apex with friction, to a distance equal to the maximum depth of the studied nanowells, one of the nanometer through pores of a glass sphere coated with a protective transparent layer, the through nanometer pores of which are filled with quantum dots of the core-shell structure point, an external source of excitation of quantum dots [2].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемой динамикой изменения спектра излучения воздействия с измерением характеристик электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the possibility of simultaneously combining the electromagnetic multi-wave with programmable dynamics of the change in the spectrum of the exposure radiation with measuring the characteristics of the electrical response to this stimulating effect at one common point on the surface of the diagnostic object without affecting neighboring areas.

Отличие предлагаемого технического решения от выше изложенных заключается в использовании программируемого нанокомпозитного излучающего элемента в виде стеклянной сферы, содержащей равномерно распределенный по ее поверхности ранжированный массив групп последовательно изменяющих свой диаметр сквозных нанопор с конусообразными входами, упорядочено заполненных безызлучательными квантовыми точками структуры ядро-оболочка и излучательными квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, с ранжированными дискретными длинами волн и временными интервалами флуоресценции, образующих, в свою очередь, управляющий объектом диагностирования пакет кодовых комбинаций с точечным воздействием в виде набора спектров определенных длин волн, излучаемых в определенные интервалы времени, в совокупности образующих динамически изменяющиеся программируемые спектральные портреты излучения. Использование огнеупорной, термоустойчивой стеклянной сферы (в отличие от полимерной сферы, используемой в известном техническом решении [1]) позволило осуществлять диагностирование электрических свойств наноструктур при проведении их термических испытаний и сохранить термоустойчивость конструкции и работоспособность при контакте электропроводящей зондовой иглы, продетой через стеклянную сферу, с раскаленными участками объекта диагностирования. Введение в конструкцию зонда атомно-силового микроскопа стеклянной сферы также позволило исключить размягчение нанопор, сползание излучающего элемента с электропроводящей иглы при ее нагревании от прохождения по ней электрического тока от исследуемого объекта или повышения температуры окружающей среды и исключить необратимое помутнение поверхности сферы при ее нагревании и последующее искажение спектральных портретов. Кроме того, применение стеклянной сферы (в отличие от полимерной сферы, поверхность которой легко деформируется треками заряженных частиц, вызывающими изменение коэффициента прозрачности и искажение спектральных портретов) позволило проводить исследования при воздействии на объект диагностирования заряженных частиц.The difference between the proposed technical solution and the above is the use of a programmable nanocomposite emitting element in the form of a glass sphere containing a ranked array of groups of consecutively varying through diameter nanopores with cone-shaped inputs uniformly distributed over its surface, ordered by non-radiative quantum dots of the core-shell structure and radiative quantum core-shell structure points with calibrated fluorescence time intervals with ranked discrete wavelengths and time intervals of fluorescence, which, in turn, form a packet of code combinations with a point action in the form of a set of spectra of certain wavelengths emitted at certain time intervals that together form dynamically changing programmable spectral portraits of radiation . The use of refractory, heat-resistant glass sphere (in contrast to the polymer sphere used in the well-known technical solution [1]) made it possible to diagnose the electrical properties of nanostructures during their thermal tests and to preserve the thermal stability of the structure and operability upon contact of an electrically conductive probe needle threaded through a glass sphere, with hot sections of the diagnostic object. The introduction of the glass sphere into the design of the atomic force microscope probe also made it possible to exclude softening of nanopores, creep of the emitting element from the electrically conductive needle when it is heated from the passage of electric current through it from the object under study or increase in ambient temperature and to exclude irreversible cloudiness of the sphere surface when it is heated and subsequent distortion of spectral portraits. In addition, the use of a glass sphere (in contrast to a polymer sphere, the surface of which is easily deformed by tracks of charged particles, causing a change in the transparency coefficient and distortion of spectral portraits) made it possible to carry out investigations when a charged particle is diagnosed with an object.

Техническим результатом является возможность одновременного сочетания электромагнитного мультиволнового с программируемой динамикой изменения спектра излучения воздействия с одновременным измерением характеристик сигнала электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования без влияния на соседние участки.The technical result is the possibility of simultaneous combination of electromagnetic multi-wave with programmable dynamics of the change in the spectrum of radiation exposure with simultaneous measurement of the characteristics of the signal of the electrical response to this stimulating effect at one common point on the surface of the object of diagnosis without affecting neighboring areas.

Технический результат предложенного изобретения достигается совокупностью существенных признаков, а именно: зонд атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с электропроводящей зондирующей иглой, вершина которой продета через одну из сквозных нанопор стеклянной сферы, остальные сквозные нанопоры которой заполнены без выхода их оболочек за периметр стеклянной сферы квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытыми с внешней стороны защитным слоем, внешний электромагнитный источник возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка, стеклянная сфера содержит равномерно распределенный по ее поверхности массив, состоящий из более чем двух ранжированных по диаметру наноразмерных групп сквозных нанопор с конусообразными входами с равным количеством сквозных нанопор с конусообразными входами одинакового диаметра в каждой наноразмерной группе, квантовые точки структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, геометрические параметры которых ранжированы по наноразмерным группам, а излучательные параметры по флуоресцентно-временным подгруппам, безызлучательные квантовые точки структуры ядро-оболочка, имеющие диаметры, равные диаметрам используемых квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, общее количество безызлучательных квантовых точек структуры ядро-оболочка в сумме с квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции равно количеству заполненных ими сквозных нанопор с конусообразными входами, число наноразмерных групп которых равно максимальному количеству используемых дискретных длин волн, максимальное количество ранжированных интервалов времени излучения которых равно количеству используемых флуоресцентно-временных подгрупп квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, которые вложены в соответствующие их диаметру сквозные нанопоры с конусообразными входами, причем программируемая комбинация сочетаний диаметров квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции и безызлучательных квантовых точек структуры ядро-оболочка, вложенных в соответствующие их диаметру сквозные нанопоры с конусообразными входами, определяет последовательность сочетаний излучаемых в определенные интервалы времени и не излучаемых дискретных длин волн, в совокупности формирующих заданную последовательность спектральных портретов излучения зонда атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка.The technical result of the proposed invention is achieved by a combination of essential features, namely: an atomic force microscope probe with programmable dynamics of changing spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of a core-shell structure, including a cantilever connected to an electrically conductive probe needle, the tip of which is threaded through one of the through a nanopore of a glass sphere, the remaining through nanopores of which are filled without leaving their shells beyond the perimeter of a quantum quantum glass sphere core points of the core-shell structure, coated with a protective layer on the outside, an external electromagnetic source of excitation of quantum dots of the core-shell structure, the glass sphere contains an array uniformly distributed over its surface, consisting of more than two through-sized nanoscale groups of through nanopores with cone-shaped inputs with an equal number of through nanopores with cone-shaped inputs of the same diameter in each nanoscale group, quantum dots of the core-shell structure with a calibrated and fluorescence time intervals, the geometric parameters of which are ranked by nanoscale groups, and the radiative parameters by fluorescence-time subgroups, nonradiative quantum dots of the core-shell structure, having diameters equal to the diameters of the used quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, total number nonradiative quantum dots of the core-shell structure in total with quantum dots of the core-shell structure with calibrated time intervals no fluorescence is equal to the number of through nanopores with cone-shaped inputs filled with them, the number of nanoscale groups of which is equal to the maximum number of discrete wavelengths used, the maximum number of ranked emission time intervals of which is equal to the number of used fluorescence-time subgroups of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, which are embedded in through nanopores with cone-shaped inputs corresponding to their diameter, moreover, programs the combination of diameters of quantum dots of the core-shell structure with calibrated time intervals of fluorescence and nonradiative quantum dots of the core-shell structure embedded in the corresponding through diameter nanopores with cone-shaped inputs determines the sequence of combinations of emitted at certain time intervals and non-emitted discrete wavelengths together forming a given sequence of spectral portraits of the radiation of a probe of an atomic force microscope with a programmer the dynamics of changes in the spectral portraits of the radiating element doped with quantum dots of the core-shell structure.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлен зонд атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка (выносной элемент А представлен на фиг. 2).The invention is illustrated in FIG. 1, where a probe of an atomic force microscope with programmable dynamics of changing spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of a core-shell structure is represented (the remote element A is shown in Fig. 2).

На фиг. 2 представлен выносной элемент А (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе, поясняющий конструкцию зонда атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка.In FIG. Figure 2 shows an extension element A (10: 1) on an enlarged scale and in section, illustrating the construction of a probe of an atomic force microscope with programmable dynamics of changes in the spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of a core-shell structure.

На фиг. 3 приведены схематические изображения сопрягаемых поверхностей квантовой точки структуры ядро-оболочка и сквозной нанопоры с конусообразным входом и их допусковые отклонения геометрических размеров, не нарушающие повторяемости спектральных портретов при тиражировании зондов.In FIG. Figure 3 shows schematic images of the mating surfaces of the quantum dot of the core-shell structure and the through nanopore with a cone-shaped entrance and their tolerances of geometric dimensions that do not violate the frequency of spectral portraits when replicating probes.

На фиг. 4 приведены примерные временные характеристики флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, допусковые отклонения их параметров и их кодировка, используемая при программировании излучающего элемента.In FIG. Figure 4 shows the approximate fluorescence temporal characteristics of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, tolerances of their parameters and their coding used when programming the emitting element.

На фиг. 5 приведено схематическое изображение пошагового программирования сквозных нанопор с конусообразными входами излучающего элемента квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции при использовании технологической донорской матрицы.In FIG. Figure 5 shows a schematic depiction of step-by-step programming of through nanopores with cone-shaped inputs of a radiating element by quantum dots of a core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals using a technological donor matrix.

На фиг. 6 приводится трехмерный график, поясняющий динамику процесса изменения спектральных портретов в зависимости от сочетаний, ранжированных по параметрам квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, введенных при программировании в излучающий элемент.In FIG. Figure 6 is a three-dimensional graph explaining the dynamics of the process of changing spectral portraits depending on combinations ranked according to the parameters of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals introduced during programming into the radiating element.

Под используемым в тексте словосочетанием «наноразмерная группа» понимается следующее: наноразмерная группа Nn - это множество наносфер или сквозных нанопор с конусообразными входами, имеющих одинаковые номинальные размеры соответственно внешних и внутренних диаметров, где n - порядковый номер наноразмерной группы, присвоенный по ранжиру в зависимости от возрастающих номинальных размеров диаметров элементов образующих группу (например: N1, N2, …, Nn). Наноразмерная группа Nn, включающая квантовые точки структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, имеющие одинаковые наружные диаметры, состоит из нескольких флуоресцентно-временных подгрупп Mn с одинаковыми временными интервалами флуоресценции τn квантовых точек в каждой подгруппе, но с различными временными интервалами флуоресценции квантовых точек, входящими в соседние подгруппы.The phrase “nanoscale group” used in the text means the following: nanoscale group Nn is a set of nanospheres or through nanopores with cone-shaped inputs having the same nominal dimensions, respectively, of external and internal diameters, where n is the serial number of the nanoscale group assigned according to the ranking depending on increasing nominal sizes of diameters of elements forming a group (for example: N1, N2, ..., Nn). The nanoscale group Nn, including quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals having the same outer diameters, consists of several fluorescence-time subgroups Mn with the same fluorescence time intervals τ n quantum dots in each subgroup, but with different time intervals of fluorescence quanta points in neighboring subgroups.

Под используемым в тексте словосочетанием «флуоресцентно-временная подгруппа» понимается следующее: флуоресцентно-временная подгруппа Mn - это множество квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, имеющих одинаковые геометрические размеры и одинаковые интервалы времени флуоресценции, где n - порядковый номер флуоресцентно-временной подгруппы, присвоенный по ранжиру возрастания дискретных величин интервалов времени флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка (n = 0, 1, 2, …, n-1).The phrase “fluorescence-time subgroup” used in the text means the following: the fluorescence-time subgroup Mn is the set of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals having the same geometric dimensions and the same fluorescence time intervals, where n is the fluorescence ordinal number -temporal subgroup assigned according to the ranking of increasing discrete values of the fluorescence time intervals of quantum dots of the core-shell structure (n = 0, 1, 2, ..., n-1).

Зонд атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка фиг. 1, состоит из: кантилевера 1, соединенного с электропроводящей зондирующей иглой 2, вершина которой продета через одну из сквозных нанопор стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами 4, 6, 8, 10, 12, 14, заполненными квантовыми точками 5, 7, 9, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции и безызлучательной квантовой точкой 11 структуры ядро-оболочка, возбуждение которых осуществляется внешним электромагнитным источником возбуждения квантовых точек 16 (например, лазерным диодом), расположенным у основания кантилевера 1 с направлением излучения, ориентированным на центр стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, также на фиг. 1 представлен диагностируемый объект 17, размещенный на подложке 18 в момент соприкосновения его с электропроводящей зондирующей иглой 2 (элементы 4-15 приведены в увеличенном масштабе на фиг. 2).A probe of an atomic force microscope with programmable dynamics of changing spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of the core-shell structure of FIG. 1, consists of: a cantilever 1 connected to an electrically conductive probe needle 2, the tip of which is threaded through one of the through nanopores of the glass sphere 3 with through nanopores with conical inlets 4, 6, 8, 10, 12, 14 filled with quantum dots 5, 7 , 9, 13, 15 of the core-shell structure with calibrated time intervals of fluorescence and a nonradiative quantum dot 11 of the core-shell structure, the excitation of which is carried out by an external electromagnetic source of excitation of quantum dots 16 (for example, a laser diode), at the base of the cantilever 1 with a radiation direction oriented to the center of the glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inlets, also in FIG. 1 shows the diagnosed object 17 located on the substrate 18 at the moment of contact with the electrically conductive probe needle 2 (elements 4-15 are shown on an enlarged scale in Fig. 2).

На выносном элементе А (10:1) фиг. 2 представлены элементы в разрезе, где электропроводящая зондирующая игла 2; стеклянная сфера со сквозными нанопорами с конусообразными входами 3; сквозная нанопора с конусообразным входом 4 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции 5 второй флуоресцентно-временной подгруппы с диаметром, входящим в первую наноразмерную группу; сквозная нанопора с конусообразным входом 6, в одну из которых вложена квантовая точка структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции 7 первой флуоресцентно-временной подгруппы, с диаметром, входящим во вторую наноразмерную группу, а в другую сквозную нанопору с конусообразным входом 6, также входящую во вторую наноразмерную группу, продета вершина электропроводящей зондирующей иглы 2; сквозная нанопора с конусообразным входом 8 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции 9 четвертой флуоресцентно-временной подгруппы с диаметром, входящим в третью наноразмерную группу; сквозная нанопора с конусообразным входом 10 и вложенная в нее безызлучательная квантовая точка структуры ядро-оболочка 11 нулевой флуоресцентно-временной подгруппы с диаметром, входящим в четвертую наноразмерную группу; сквозная нанопора с конусообразным входом 12 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции 13 четвертой флуоресцентно-временной подгруппы с диаметром, входящим в пятую наноразмерную группу; сквозная нанопора с конусообразным входом 14 и вложенная в нее квантовая точка структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции 15 третьей флуоресцентно-временной подгруппы с диаметром, входящим в шестую наноразмерную группу; внешний источник электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка 16; объект диагностирования 17; подложка 18, на которой расположен объект диагностирования 17.On the extension element A (10: 1) of FIG. 2 shows elements in section, where the electrically conductive probe needle 2; glass sphere with through nanopores with conical inlets 3; a through nanopore with a conical inlet 4 and a quantum dot of the core-shell structure embedded in it with a calibrated fluorescence time interval 5 of the second fluorescence-time subgroup with a diameter included in the first nanoscale group; a through nanopore with a conical inlet 6, one of which contains a quantum dot of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval 7 of the first fluorescence-time subgroup, with a diameter included in the second nanoscale group, and another through nanopore with a conical inlet 6, also included in the second nanoscale group, the tip of the conductive probe needle 2 is threaded; a through nanopore with a conical inlet 8 and a quantum dot of the core-shell structure embedded in it with a calibrated fluorescence time interval 9 of the fourth fluorescence-time subgroup with a diameter included in the third nanoscale group; a through nanopore with a cone-shaped inlet 10 and a nonradiative quantum dot of the core-shell 11 structure embedded in it, a zero fluorescence-time subgroup with a diameter included in the fourth nanoscale group; a through nanopore with a cone-shaped inlet 12 and a quantum dot of the core-shell structure embedded in it with a calibrated fluorescence time interval of 13 of the fourth fluorescence-time subgroup with a diameter included in the fifth nanoscale group; a through nanopore with a conical inlet 14 and a quantum dot of the core-shell structure embedded in it with a calibrated fluorescence time interval 15 of the third fluorescence-time subgroup with a diameter included in the sixth nanoscale group; an external electromagnetic radiation source for exciting quantum dots of the core-shell structure 16; diagnostic object 17; substrate 18 on which the diagnostic object 17 is located.

Крупными сдвоенными параллельными стрелками на фиг. 2 указывается направление входящего импульсного электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции λ0 и преобразованного по длине волны излучения f1(λ1,τ2), f2(λ2,τ1), f3(λ3,τ4), f4(λ4,τ0), f5(λ5,τ4), f6(λ6,τ3), где: λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 - длина волны флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции соответственно первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого наноразмера; где τ0, τ1, τ2, τ3, τ4 - интервалы времени флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции соответственно нулевой (безызлучательной), первой, второй, третьей и четвертой флуоресцентно-временной подгруппы.The large double parallel arrows in FIG. 2, the direction of the incoming pulsed electromagnetic radiation is indicated for the excitation of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals λ0 and radiation converted to the wavelength f 1 (λ1, τ 2 ), f 2 (λ2, τ 1 ), f 3 (λ3, τ 4 ), f 4 (λ4, τ 0 ), f 5 (λ5, τ 4 ), f 6 (λ6, τ 3 ), where: λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 is the fluorescence wavelength of quantum dots core-shell structures with calibrated time intervals of fluorescence, respectively, of the first, second, third, fourth, fifth, sixth nanoscale; where τ 0 , τ 1 , τ 2 , τ 3 , τ 4 are the fluorescence time intervals of quantum dots of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval of zero (nonradiative), first, second, third, and fourth fluorescence-time subgroups, respectively.

Сдвоенными параллельными, перечеркнутыми чертой стрелками, указывается отсутствие излучения с длиной волны, равной λ4. В данном примере она не генерируется вследствие вложения в сквозную нанопору с конусообразным входом 10 безызлучательной квантовой точки 11 структуры ядро-оболочка нулевой флуоресцентно-временной подгруппы, с интервалом времени флуоресценции τ0, равным нулю, на этапе программирования спектральных портретов стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, согласно технического задания.The doubled parallel arrows crossed out by a bar indicate the absence of radiation with a wavelength equal to λ4. In this example, it is not generated due to embedding in a through nanopore with a cone-shaped input 10 of a nonradiative quantum dot 11 of the core-shell structure of a zero fluorescence-time subgroup, with a fluorescence time interval τ 0 equal to zero, at the stage of programming spectral portraits of a glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs, according to the technical specifications.

Мелкими стрелками на фиг. 2 указывается направление выходящего мультиволнового излучения F{λi,τi}, где: i=1, 2, …, n. F{λi,τi}=(f1(λ1,τ2), f2(λ2,τ1), f3(λ3,τ4), f4(λ4,τ0), f5(λ5,τ4), f6(λ6,τ3)} - спектр излучения стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, образованный совокупным излучением всех квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, динамически изменяющийся по времени.The small arrows in FIG. 2 indicates the direction of the emerging multi-wave radiation F {λ i , τ i }, where: i = 1, 2, ..., n. F {λ i , τ i } = (f 1 (λ1, τ 2 ), f 2 (λ2, τ 1 ), f 3 (λ3, τ 4 ), f 4 (λ4, τ 0 ), f 5 (λ5 , τ 4 ), f 6 (λ6, τ 3 )} is the emission spectrum of a glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs, formed by the total radiation of all quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, dynamically changing in time.

На фиг. 3 приведены схематические изображения сопрягаемых поверхностей квантовой точки структуры ядро-оболочка и сквозной нанопоры с конусообразным входом и их допусковые отклонения геометрических размеров, не нарушающие повторяемости спектральных портретов при тиражировании зондов.In FIG. Figure 3 shows schematic images of the mating surfaces of the quantum dot of the core-shell structure and the through nanopore with a cone-shaped entrance and their tolerances of geometric dimensions that do not violate the frequency of spectral portraits when replicating probes.

На фрагменте А) (фиг. 3) приведены технические требования к допуску диаметра квантовых точек структуры ядро-оболочка наноразмерной группы Nn, который может колебаться на величину Δ от номинального размера dn-Δ в меньшую сторону, для осуществления сопряжения со сквозными нанопорами с конусообразными входами наноразмерной группы Nn.Fragment A) (Fig. 3) shows the technical requirements for the tolerance of the diameter of quantum dots of the structure of the core-shell of the nanoscale group Nn, which can fluctuate by a value Δ from the nominal size dn-Δ in a smaller direction, for interfacing with through nanopores with cone-shaped inputs nanoscale group Nn.

На фрагменте Б) (фиг. 3) приведены технические требования к диаметру сквозных нанопор с конусообразными входами наноразмерной группы Nn, где: схематически изображена сквозная нанопора с конусообразным входом, диаметр которой на глубине H по осевой линии от основания конуса равен радиусу (1/2 диаметра) квантовой точки структуры ядро-оболочка, dn+Δ/2 наноразмерной группы Nn колеблется на величину Δ от номинального размера Dn+Δ в большую сторону для осуществления сопряжения с квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции наноразмерной группы Nn.Fragment B) (Fig. 3) shows the technical requirements for the diameter of through nanopores with cone-shaped inlets of the nanoscale group Nn, where: a through nanopore with a cone-shaped inlet, the diameter of which at a depth H along the axial line from the base of the cone is equal to the radius (1/2 diameter) of the quantum dot of the core-shell structure, dn + Δ / 2 of the nanoscale group Nn varies by Δ from the nominal size Dn + Δ upwards for pairing with quantum dots of the core-shell structure with a calibrated time interval the fluorescence of the nanoscale group Nn.

На фрагменте В) (фиг. 3) приведены выполненные технические требования сопряжения, предъявленные к паре, состоящей из квантовой точки 9 структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции (фрагмент фиг. 2), вложенной в сквозную нанопору с конусообразным входом 8, входящие в одну наноразмерную группу N3, где представлена квантовая точка 9 структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции диаметром d3-Δ, вложенная в соответствующую нанопору диаметром D3+Δ без выхода оболочки квантовой точки за периметр поверхности стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами. Стрелками показано, соответственно, входная длина волны возбуждения квантовой точки λ0 и функция преобразованной длины волны f3(λ3,τ4). Где: d - номинальный размер наружного диаметра квантовой точки структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции; D - номинальный размер внутреннего диаметра сквозной нанопоры с конусообразным входом; n - номер наноразмерной группы; Δ - максимальный размер разбросов диаметров с учетом температурного дрейфа, при котором сохраняется достоверность повторяемости спектральных портретов (т.е. исключается попадание квантовой точки, относящейся к одной группе Nn, в нанопоры Nn-1 или Nn+1, относящиеся к другой рядом расположенной наноразмерной группе).Fragment B) (Fig. 3) shows the fulfilled conjugation specifications presented for a pair consisting of a quantum dot 9 of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval (fragment of Fig. 2) embedded in a through nanopore with a conical inlet 8, included into one N3 nanoscale group, where a quantum dot 9 of the core-shell structure is represented with a calibrated fluorescence time interval of diameter d3-Δ embedded in the corresponding nanopore with a diameter of D3 + Δ without leaving the quantum dot shell beyond the perimeter the surface of the glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inlets. The arrows show, respectively, the input wavelength of the excitation of the quantum dot λ0 and the function of the transformed wavelength f 3 (λ3, τ 4 ). Where: d is the nominal size of the outer diameter of the quantum dot of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval; D is the nominal size of the inner diameter of the through nanopore with a cone-shaped inlet; n is the number of the nanoscale group; Δ is the maximum size of the variation in diameters, taking into account the temperature drift, at which the repeatability of the spectral portraits is preserved (i.e., the quantum dot belonging to one group Nn is excluded from the nanopores Nn-1 or Nn + 1 related to another adjacent nanoscale group).

На фиг. 4 приведены примерные временные характеристики флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, допусковые отклонения их параметров и их кодировка, используемая при программировании излучающего элемента.In FIG. Figure 4 shows the approximate fluorescence temporal characteristics of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, tolerances of their parameters and their coding used when programming the emitting element.

Где: на координате Y - ОЕ - относительные единицы интенсивности излучения квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции в интервале от 0.0 до 1.0; уровень 0.37 (1.0/e, где: e - основание натуральных логарифмов) - выбранный уровень, на котором проводится калибровка интервалов времени флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка. На координате X - τ (нс) - длительность времени флуоресценции в наносекундах, где: горизонтальными двухсторонними стрелками указана длительность времени флуоресценции τ0; τ1; τ2; τ3; τ4 с шагом дискретизации, равным τ1 соответственно для квантовых точек с излучательными параметрами, относящихся к нулевой, первой, второй, третьей, четвертой, флуоресцентно-временным подгруппам, входящим по геометрическим параметрам в первую наноразмерную группу. В верхней части фиг. 4 приведен ранжированный ряд квантовых точек, временные характеристики которых представлены ниже в виде затухающих экспоненциально-образных зависимостей интенсивности излучения от длительности флуоресценции. Пунктирными линиями с одной стрелкой указаны параметры величин временных интервалов флуоресценции каждой квантовой точки структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, кодируемые, например, в трехразрядном двоичном коде τ1 = 〈100〉, τ2 = 〈010〉, τ3 = 〈110〉, τ4 = 〈001〉 (по количеству оболочек и сочетанию материалов оболочек), расположенные на оси X под точками пересечения линий экспоненциально-образных характеристик с уровнем калибровки 0.37 (1.0/е). Стрелками с символом «δ» указаны допусковые зоны нормального рассеивания относительно номинальных величин интервалов времени флуоресценции, используемые при проведении калибровки квантовых точек ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, не нарушающие повторяемость спектров излучения при тиражировании зондов. Ширина допусковой зоны «δ» определяется технологией синтеза квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции. Чем качественней технология и выше точность, тем меньше предельный разброс и уже допусковая зона. Шириной допусковой зоны «δ» ограничивается предельное количество флуоресцентно-временных подгрупп на определенном временном интервале (их скученность). На фиг. 4 приведены соотношения величины ширины допусковой зоны и величины шага квантования по длительности для исключения попадания квантовых точек с близкими параметрами в соседние подгруппы. Чем больше расстояние между соседними подгруппами, тем выше достоверность программируемых спектров. Квантовые точки структуры ядро-оболочка, кодируемые как τ0 = 〈000〉, т.е. со временем флуоресценции равным 0, являются безызлучательными квантовыми точками структуры ядро-оболочка.Where: at the coordinate Y - ОЕ - relative units of radiation intensity of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals in the range from 0.0 to 1.0; level 0.37 (1.0 / e, where: e is the base of the natural logarithms) is the selected level at which the fluorescence time intervals of quantum dots of the core-shell structure are calibrated. At the coordinate X - τ (ns) is the duration of the fluorescence time in nanoseconds, where: horizontal double-sided arrows indicate the duration of the fluorescence time τ 0 ; τ 1 ; τ 2 ; τ 3 ; τ 4 with a sampling step equal to τ 1, respectively, for quantum dots with radiative parameters related to the zero, first, second, third, fourth, fluorescence-time subgroups, which, according to geometric parameters, are included in the first nanoscale group. At the top of FIG. Figure 4 shows a ranked series of quantum dots, the temporal characteristics of which are presented below in the form of decaying exponentially shaped dependences of the radiation intensity on the duration of fluorescence. The dashed lines with one arrow indicate the parameters of the fluorescence time intervals of each quantum dot of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, encoded, for example, in the three-digit binary code τ 1 = 〈100〉, τ 2 = 〈010〉, τ 3 = 〈 110〉, τ 4 = 〈001〉 (in terms of the number of shells and combination of shell materials) located on the X axis under the intersection points of the lines of exponentially shaped characteristics with a calibration level of 0.37 (1.0 / e). The arrows with the symbol "δ" indicate the tolerance zones of normal scattering relative to the nominal values of the fluorescence time intervals used in the calibration of quantum dots core-shell with calibrated fluorescence time intervals that do not violate the frequency of emission spectra when replicating probes. The width of the tolerance zone "δ" is determined by the synthesis technology of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals. The better the technology and the higher the accuracy, the less the maximum spread and the narrower the tolerance zone. The width of the tolerance zone "δ" is limited by the limiting number of fluorescence-time subgroups at a certain time interval (their crowding). In FIG. Figure 4 shows the ratio of the width of the tolerance zone and the quantization step in duration to prevent quantum dots with similar parameters from entering neighboring subgroups. The greater the distance between neighboring subgroups, the higher the reliability of the programmed spectra. Quantum dots of the core-shell structure, encoded as τ 0 = 〈000〉, i.e. with a fluorescence time equal to 0, are nonradiative quantum dots of the core-shell structure.

На фиг. 5 приведено схематическое изображение пошагового программирования сквозных нанопор с конусообразными входами излучающего элемента квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции при использовании технологической донорской матрицы.In FIG. Figure 5 shows a schematic depiction of step-by-step programming of through nanopores with cone-shaped inputs of a radiating element by quantum dots of a core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals using a technological donor matrix.

На фрагменте А) (фиг. 5) представлен спектральный портрет излучения F{λi,τi} стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, где: на координате Z - ОЕ - относительные единицы интенсивности излучения квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции в интервале от 0.0 до 1.0. На координате Y - τ (нс) - дискретные интервалы времени флуоресценции в наносекундах и соответствующая кодировка дискретных временных интервалов в трехразрядном двоичном коде. На координате X - λ (нм) - длина волны излучения в нанометрах, λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 - дискретные длины волн излучения соответственно квантовых точек 5, 7, 9, 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции. Излучение с длиной волны λ4 отсутствует, т.к. при программировании в сквозную нанопору с конусообразным входом 10 вложена безызлучательная квантовая точка 11 структуры ядро-оболочка с интервалом времени флуоресценции τ0, равным нулю. F{λi,τi}=(f1(λ1,τ2), f2(λ2,τ1), f3(λ3,τ4), f4(λ4,τ0), f5(λ5,τ4), f6(λ6,τ3)} - спектр излучения стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, образованный совокупным излучением всех квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции.Fragment A) (Fig. 5) shows a spectral portrait of the radiation F {λ i , τ i } of a glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs, where: on the Z-coordinate, ОЕ are the relative radiation intensity units of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals in the range from 0.0 to 1.0. On the Y coordinate, τ (ns) are the discrete time intervals of fluorescence in nanoseconds and the corresponding encoding of the discrete time intervals in a three-bit binary code. At the coordinate X - λ (nm) is the radiation wavelength in nanometers, λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 are the discrete radiation wavelengths of quantum dots of 5, 7, 9, 11, 13, 15 of the core-shell structure, respectively calibrated fluorescence time intervals. There is no radiation with a wavelength of λ4, because when programming, a non-radiating quantum dot 11 of the core-shell structure with a fluorescence time interval τ 0 equal to zero is inserted into the through nanopore with a cone-shaped input 10. F {λ i , τ i } = (f 1 (λ1, τ 2 ), f 2 (λ2, τ 1 ), f 3 (λ3, τ 4 ), f 4 (λ4, τ 0 ), f 5 (λ5 , τ 4 ), f 6 (λ6, τ 3 )} is the emission spectrum of a glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs formed by the total radiation of all quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals.

На фрагменте Б) (фиг. 5) схематически представлено пошаговое заполнение сквозных нанопор с конусообразными входами 4, 6, 8, 10, 12, 14 квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции 5, 7, 9, 11, 13, 15. Вертикальными фигурными указательными стрелками с символами Sn (где n - номер шага операции программы от 1 до 6) показаны схематические траектории и направления маршрутов перемещения квантовых точек структуры ядро-оболочка из упорядоченной технологической донорской матрицы коллоидных растворов квантовых точек структуры ядро-оболочка в сквозные нанопоры с конусообразными входами стеклянной сферы 3.Fragment B) (Fig. 5) schematically shows the step-by-step filling of through nanopores with cone-shaped inputs 4, 6, 8, 10, 12, 14 quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals 5, 7, 9, 11, 13, 15. Vertical curly index arrows with Sn symbols (where n is the program operation step number from 1 to 6) shows the schematic trajectories and directions of the movement paths of quantum dots of the core-shell structure from an ordered technological donor matrix of colloidal quantum dot solutions a core structure of the core-shell into the through nanopores with cone-shaped inlets of the glass sphere 3.

На фрагментах В) - З) (фиг. 5) схематически изображена технологическая донорская матрица, расположенная внутри периметра выделенного пунктирной линией. Технологическая донорская матрица, используемая в процессе программирования, состоит из упорядоченных ячеек с калиброванными ранжированными коллоидными растворами квантовых точек структуры ядро-оболочка. Количество ячеек равно максимальному числу возможных сочетаний, используемых при программировании соотношений геометрических размеров квантовых точек с их излучательными характеристиками (длина волны λi и длительность времени флуоресценции τi). Матрица состоит из строк М0-М4, представленных на фрагментах В) - З) (фиг. 5) и столбцов N1-N6, представленных на фрагменте И) (фиг. 5). Каждому столбцу соответствует наноразмерная группа N1-N6 и соответствующая ей длина волны излучения λ1-λ6, а каждой строке соответствует флуоресцентно-временная подгруппа М0-М4 и соответствующий интервал времени флуоресценции от τ0 до τ4 (кодируемый, например, трехразрядными двоичными кодами от 〈000〉 до 〈001〉).On fragments B) - H) (Fig. 5) a technological donor matrix is located schematically, located inside the perimeter highlighted by a dashed line. The technological donor matrix used in the programming process consists of ordered cells with calibrated ranked colloidal solutions of quantum dots of the core-shell structure. The number of cells is equal to the maximum number of possible combinations used in programming the ratios of the geometric dimensions of quantum dots with their radiative characteristics (wavelength λi and fluorescence time length τi). The matrix consists of rows M0-M4, presented on fragments B) - H) (Fig. 5) and columns N1-N6, presented on fragment I) (Fig. 5). Each column corresponds to a nanoscale group N1-N6 and its corresponding radiation wavelength λ1-λ6, and each row corresponds to a fluorescence-time subgroup М0-М4 and the corresponding fluorescence time interval from τ 0 to τ 4 (encoded, for example, by three-digit binary codes from 〈 000〉 to 〈001〉).

На фрагменте И) (фиг. 5) приведены номера (N1, N2, N3, N4, N5, N6) наноразмерных групп (столбцы технологической донорской матрицы), в которые входят сквозные нанопоры с конусообразными входами, квантовые точки структуры ядро-оболочка, с совместимыми по допускам и посадкам диаметрами.The fragment I) (Fig. 5) shows the numbers (N1, N2, N3, N4, N5, N6) of nanoscale groups (columns of the technological donor matrix), which include through nanopores with cone-shaped inputs, quantum dots of the core-shell structure, s compatible tolerances and fit diameters.

На фрагменте К) (фиг. 5) приведено, в качестве примера, восемнадцатиразрядное кодовое идентификационное слово {010 100 001 000 001 110} (сигнатура динамики спектра), согласно которому происходит пошаговое программирование.The fragment K) (Fig. 5) shows, as an example, an eighteen-bit code identification word {010 100 001 000 001 110} (signature of the dynamics of the spectrum), according to which step-by-step programming occurs.

На фрагменте Л) (фиг. 5) приведены номера шагов программирования (S1, S2, S3, S4, S5, S6), и горизонтальными фигурными указательными стрелками показано направление маршрута заполнения ранжированных конусообразных нанопор ранжированными квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции от большего диаметра к меньшему диаметру. Где «Пуск» - начальная точка запуска процесса программирования.The fragment L) (Fig. 5) shows the numbers of the programming steps (S1, S2, S3, S4, S5, S6), and the horizontal curly pointing arrows show the direction of the filling route for the ranked cone-shaped nanopores with the ranked quantum dots of the core-shell structure with calibrated time intervals fluorescence from a larger diameter to a smaller diameter. Where "Start" is the starting point for starting the programming process.

На фиг. 6 приводится трехмерный график, поясняющий динамику процесса изменения спектральных портретов в зависимости от сочетаний, ранжированных по параметрам квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, введенных при программировании в излучающий элемент.In FIG. Figure 6 is a three-dimensional graph explaining the dynamics of the process of changing spectral portraits depending on combinations ranked according to the parameters of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals introduced during programming into the radiating element.

Где на представленном трехмерном графике на координате Z - ОЕ - относительные единицы интенсивности излучения квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции в интервале от 0.0 до 1.5. На координате X - τ (нс) - длительность времени флуоресценции в наносекундах. На координате Y - λ (нм) - длина волны излучения в нанометрах, λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 - дискретные длины волн излучения соответственно квантовых точек 5, 7, 9, 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции. Излучение с длиной волны λ4 отсутствует, т.к. при программировании в сквозную нанопору с конусообразным входом 10 вложена безызлучательная квантовая точка 11 структуры ядро-оболочка со временем флуоресценции τ0, равным нулю. Динамика процесса изменения сочетаний длин волн от времени представлена в виде последовательно изменяющихся спектральных портретов F{fi(λi)} = {f1(λ), f2(λ), f3(λ), f4(λ), f5(λ)}, отображенных в дискретные моменты времени с шагом, равным длительности τ1, где: f1(λ)=(λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f2(λ)=(λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f3(λ) = (λ1, λ3, λ5, λ6); f4(λ) = (λ3, λ5, λ6); f5(λ) = (λ3, λ5) - первый, второй, третий, четвертый, пятый спектральные портреты, соответственно, в моменты времени τ0 = 0; τ1 = 5 нс; τ2 = 10 нс; τ3 = 15 нс; τ4 = 20 нс.Where in the presented three-dimensional graph at the Z - OE coordinate are the relative units of the radiation intensity of quantum dots of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval in the range from 0.0 to 1.5. At the X coordinate, τ (ns) is the duration of fluorescence in nanoseconds. At the coordinate Y - λ (nm) is the radiation wavelength in nanometers, λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6 are the discrete radiation wavelengths of quantum dots of 5, 7, 9, 11, 13, 15, respectively, of the core-shell structure with calibrated fluorescence time interval. There is no radiation with a wavelength of λ4, because when programming, a nonradiative quantum dot 11 of the core-shell structure with a fluorescence time τ 0 equal to zero is embedded in a through nanopore with a cone-shaped input 10. The dynamics of the process of changing wavelength combinations over time is presented in the form of sequentially changing spectral portraits F {f i (λ i )} = {f1 (λ), f2 (λ), f3 (λ), f4 (λ), f5 (λ) } mapped at discrete time instants with a step equal to the duration τ 1 , where: f1 (λ) = (λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f2 (λ) = (λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f3 (λ) = (λ1, λ3, λ5, λ6); f4 (λ) = (λ3, λ5, λ6); f5 (λ) = (λ3, λ5) - the first, second, third, fourth, fifth spectral portraits, respectively, at time instants τ 0 = 0; τ 1 = 5 ns; τ 2 = 10 ns; τ 3 = 15 ns; τ 4 = 20 ns.

В начале координаты Y изображен короткий стартовый импульс «СТАРТ n» с длиной волны λ0, подаваемый внешним электромагнитным источником возбуждения квантовых точек 16, который запускает генерацию детерминированных последовательностей спектральных портретов с периодом повторения Т (при условии, если Т>τ4), и следующий за ним стартовый импульс «СТАРТ n+1», запускающий следующий аналогичный пакет спектральных портретов.At the origin of Y coordinate, a short start pulse “START n” with a wavelength λ0 is shown, supplied by an external electromagnetic source of excitation of quantum dots 16, which starts the generation of determinate sequences of spectral portraits with a repetition period T (provided that T> τ 4 ), and the following after it the start pulse “START n + 1”, which launches the next similar package of spectral portraits.

Длина волны возбуждения λ0 квантовых точек 5, 7, 9 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции и длины волн преобразованного излучения λ1, λ2, λ3, _, λ5, λ6 квантовых точек 5, 7, 9, 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции определяются их диаметром (в основном от 2 до 20 нанометров), сочетанием материала ядра и материала оболочки, их процентным соотношением, спектром пропускания защитной прозрачной полимерной пленки и технологией изготовления самой квантовой точки структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции. Длина волны электромагнитного излучения квантовых точек, направленная на объект диагностирования, может находиться как в оптическом диапазоне, так и за его пределами, от ультрафиолетового до инфракрасного спектра излучения. При одном и том же внешнем диаметре квантовой точки длина волны ее излучения может корректироваться за счет изменения соотношения диаметра ядра и толщины окружающей оболочки, а изменение интервала времени флуоресценции за счет создания вокруг ядра многооболочных структур из разных материалов [3]. Для превращения излучательной квантовой точки в безызлучательную в структуре квантовой точки создаются дефекты (необратимые) с помощью внешних воздействий (или естественного брака), которые запускают безызлучательные переходы. В результате квантовая точка становится безызлучательной без изменения геометрических параметров.Excitation wavelength λ0 of quantum dots 5, 7, 9 11, 13, 15 of the core-shell structure with a calibrated interval of fluorescence time and wavelengths of converted radiation λ1, λ2, λ3, _, λ5, λ6 of quantum dots 5, 7, 9, 11 , 13, 15, the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval is determined by their diameter (mainly from 2 to 20 nanometers), a combination of the core material and the shell material, their percentage, the transmission spectrum of the protective transparent polymer film and the manufacturing technology of the quantum dot of the structure itself I am nucleus shell with a calibrated fluorescence time interval. The wavelength of electromagnetic radiation of quantum dots, aimed at the object of diagnosis, can be both in the optical range and beyond, from ultraviolet to infrared radiation spectrum. With the same external diameter of the quantum dot, the wavelength of its radiation can be adjusted by changing the ratio of the core diameter and the thickness of the surrounding shell, and changing the fluorescence time interval by creating multi-shell structures from different materials around the core [3]. To turn a radiative quantum dot into a nonradiative one, defects (irreversible) are created in the structure of the quantum dot by external influences (or natural defects) that trigger nonradiative transitions. As a result, the quantum dot becomes nonradiative without changing the geometric parameters.

Ядро квантовых точек 5, 7, 9 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции 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 квантовых точек 5, 7, 9 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции может включать в себя по крайней мере один материал, выбранный из группы, состоящей из CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, и HgSe, но этими вариантами не ограничивается.The core of quantum dots 5, 7, 9 11, 13, 15 of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals can, 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. The shell of quantum dots 5, 7, 9, 11, 13, 15 of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals may include at least one material selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, and HgSe, but are not limited to these options.

Изготовление нанокомпозитного излучающего элемента осуществляется легированием стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, квантовыми точками 5, 7, 9, 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции и выполняется за счет проникновения квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции в сквозные нанопоры с конусообразными входами 4, 6, 8, 10, 12, 14 стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами. Например, процесс легирования может осуществляться по технологии известного метода за счет погружения элемента из стекла с нанометровыми порами в раствор из двух или более квантовых точек, с последующей сушкой на воздухе и заполнением оставшихся между квантовыми точками пустот смолой [4]. Длительность времени флуоресценции в зависимости от материалов, их сочетаний и технологии получения квантовых точек может колебаться в интервале от единиц пикосекунд до единиц микросекунд. Выборочная разбраковка квантовых точек по длительности флуоресценции может быть осуществлена, например, с помощью устройства, выполняющего обнаружение, классификацию и разбраковку квантовых точек по длительности переходного процесса выключения квантовой точки [5].A nanocomposite emitting element is fabricated by doping a glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs, quantum dots 5, 7, 9, 11, 13, 15 of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals and is performed due to the penetration of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals into the through nanopores with conical inlets 4, 6, 8, 10, 12, 14 of a glass sphere 3 with through nanopores with conical inlets. For example, the doping process can be carried out according to the technology of the known method by immersing an element of glass with nanometer pores in a solution of two or more quantum dots, followed by drying in air and filling the voids remaining between the quantum dots with resin [4]. The duration of fluorescence, depending on the materials, their combinations, and the technology for producing quantum dots, can range from units of picoseconds to units of microseconds. Selective sorting of quantum dots by fluorescence duration can be carried out, for example, using a device that detects, classifies, and classifies quantum dots by the duration of the transition process of switching off a quantum dot [5].

Зонд атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка, работает следующим образом: перед началом работы производится программирование излучающей стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами (фиг. 2). Программирование спектра излучения осуществляется переносом квантовых точек структуры ядро-оболочка из технологической донорской матрицы в излучающую сферу. Это происходит за счет последовательного погружения стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, предварительно соединенной с вершиной иглы 2 в ячейки технологической донорской матрицы с ранжированными калиброванными коллоидными растворами квантовых точек с определенными диаметрами и излучательными характеристиками, соответствующими длине волны излучения λi=(λ1, λ2, …, λ6) и длительности флуоресценции τi,=(τ0, τ1, τ2, τ3, τ4) на длинах волн λi, что поясняется на фиг. 5.An atomic force microscope probe with programmable dynamics of changing spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of a core-shell structure works as follows: before starting work, a radiating glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs is programmed (Fig. 2). The radiation spectrum is programmed by transferring quantum dots of the core-shell structure from the technological donor matrix to the radiating sphere. This is due to the successive immersion of the glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs, pre-connected to the tip of the needle 2 in the cells of the technological donor matrix with ranked calibrated colloidal solutions of quantum dots with certain diameters and radiative characteristics corresponding to the radiation wavelength λi = (λ1, λ2, ..., λ6) and fluorescence duration τ i , = (τ 0 , τ 1 , τ 2 , τ 3 , τ 4 ) at wavelengths λi, which is illustrated in FIG. 5.

Максимальные допусковые отклонения геометрических размеров сопрягаемых элементов и интервалов времени флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными временными интервалами флуоресценции, не влияющие на точность повторяемости спектральных портретов, приведены соответственно на фиг. 3, и фиг. 4. После каждого погружения стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами в очередной коллоидный раствор квантовые точки структуры ядро-оболочка заполняют все сквозные нанопоры с конусообразными входами, в которые они могут проникнуть, т.е. при первом погружении квантовые точки структуры ядро-оболочка наибольшего диаметра заполняют сквозные нанопоры с конусообразными входами наибольшего диаметра, но не могут проникнуть в сквозные нанопоры с конусообразными входами следующих групп меньшего диаметра; при втором погружении квантовые точки структуры ядро-оболочка меньшего диаметра заполняют сквозные нанопоры с конусообразными входами меньшего диаметра, но не могут проникнуть в сквозные нанопоры с конусообразными входами наименьшего диаметра и уже заполненные ранее квантовыми точками структуры ядро-оболочка большего диаметра, и так до полного заполнения конусообразных нанопор минимального диаметра соответствующими квантовыми точками структуры ядро-оболочка, что поясняется на фиг. 5. Последовательность ввода тех или иных квантовых точек в сквозные нанопоры с конусообразными входами определяется заданным идентификационным кодовым словом, например {010 100 001 000 001 110}, на основании которого формируется динамически изменяющаяся последовательность спектральных портретов излучения стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами, необходимая для целенаправленного воздействия на исследуемый объект диагностирования 17.The maximum tolerances of the geometric dimensions of the mating elements and the fluorescence time intervals of quantum dots of the core-shell structure with calibrated time intervals of fluorescence that do not affect the accuracy of the repeatability of spectral portraits are shown in FIG. 3 and FIG. 4. After each immersion of the glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped entrances into the next colloidal solution, quantum dots of the core-shell structure fill all the through nanopores with cone-shaped entrances into which they can penetrate, that is, during the first immersion, quantum dots of the core-shell structure of the largest diameter fill through nanopores with cone-shaped inputs of the largest diameter, but cannot penetrate through nanopores with cone-shaped inputs of the following groups of smaller diameter; during the second immersion, the quantum dots of the core-shell structure of a smaller diameter fill the through nanopores with cone-shaped inputs of a smaller diameter, but cannot penetrate the through nanopores with the cone-shaped inputs of the smallest diameter and the core-shell structures of a larger diameter already filled with quantum dots earlier, and so on until completely filled conical nanopores of minimum diameter with the corresponding quantum dots of the core-shell structure, which is illustrated in FIG. 5. The sequence of introducing particular quantum dots into the through nanopores with cone-shaped inputs is determined by a given identification code word, for example {010 100 001 000 001 110}, on the basis of which a dynamically changing sequence of spectral radiation portraits of the glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs is formed necessary for targeted impact on the investigated object of diagnosis 17.

По окончании этапа программирования зонд атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка, работает следующим образом: кантилевер 1 с электропроводящей зондирующей иглой 2 подводится к объекту диагностирования 17, расположенному на подложке 18, и надавливает на него, получая данные об электрических характеристиках объекта диагностирования 17, до включения и после включения внешнего электромагнитного источника возбуждения 16 квантовых точек структуры ядро-оболочка с длиной волны λ0. Сформированный источником возбуждения 16 квантовых точек структуры ядро-оболочка короткий стартовый импульс с длиной волны λ0 (обозначенный на фиг. 6 словом «СТАРТ n») передним фронтом переводит квантовые точки структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции в состояние люминесценции. В результате квантовые точки 5, 7, 9, 11, 13, 15 структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции возбуждают поверхность диагностируемого объекта 17 сочетанием длин волн f1(λ)=(λ1, λ2, λ3, _, λ5, λ6), согласно сформированному при программировании первому спектральному портрету излучения, заданному идентификационным кодовым двоичным словом, например {010 100 001 000 001 110}. В момент завершения стартового импульса его задним фронтом запускается процесс флуоресценции квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванным временем флуоресценции F{λi,τi}={f1(λ1,τ2), f2(λ2,τ1), f3(λ3,τ4), f4(λ4,τ0), f5(λ5,τ4), f6(λ6,τ3)}. По мере затухания флуоресценции каждая квантовая точка структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции генерирует излучение определенной длины волны (λ1, λ2, λ3, _, λ5, λ6) и определенной длительности (τ1, τ2, τ3, τ4). Сочетание определенных геометрических и излучательных параметров квантовых точек осуществляется при программировании стеклянной сферы 3 со сквозными нанопорами с конусообразными входами. В совокупности излучения всех квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции образуются периодически повторяющиеся последовательно изменяющиеся мультиволновые композиции спектральных портретов. Динамика процесса изменения сочетаний длин волн от времени представлена в виде последовательно изменяющихся спектральных портретов F{fi(λi)}={f1(λ), f2(λ), f3(λ), f4(λ), f5(λ)}, отображенных в дискретные моменты времени с шагом, равным длительности τ1, где: f1(λ)=(λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f2(λ)=(λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f3(λ)=(λ1, λ3, λ5, λ6); f4(λ)=(λ3, λ5, λ6); f5(λ)=(λ3, λ5) - первый, второй, третий, четвертый, пятый спектральные портреты соответственно в моменты времени τ0, τ1, τ2, τ3, τ4, что поясняется на фиг. 6. Интервал времени повторения между управляющими стартовыми импульсами (период Т фиг. 6) должен быть больше максимальной длительности (например, τ4) флуоресценции используемых при программировании квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванным интервалом времени флуоресценции, что необходимо для выдачи идентичных повторяющихся (детерминированных) управляющих кодовых микрокоманд в виде набора спектральных портретов для запуска нанофотонных процессов (например, запуска механизмов регенерации тканей) в исследуемых биологических объектах или для тестирования и диагностирования нанофотонных систем, а также осуществления новых видов исследований в нанофотонике, оптогенетике, нейрофотонике.At the end of the programming stage, an atomic force microscope probe with programmable dynamics of changing spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of a core-shell structure works as follows: a cantilever 1 with an electrically conductive probe needle 2 is brought to the diagnostic object 17 located on the substrate 18 and presses on it, receiving data on the electrical characteristics of the diagnostic object 17, before turning on and after turning on an external electromagnetic source of excitation 16 quantum dots of the core-shell structure with a wavelength of λ0. A short start pulse with a wavelength λ0 (denoted by the word “START n” in Fig. 6) formed by the excitation source of 16 quantum dots of the core-shell structure (leading edge) transfers the quantum points of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval to the luminescence state. As a result, quantum dots 5, 7, 9, 11, 13, 15 of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval excite the surface of the diagnosed object 17 by a combination of wavelengths f1 (λ) = (λ1, λ2, λ3, _, λ5, λ6) , according to the first spectral radiation pattern generated by programming, defined by the binary identification code word, for example {010 100 001 000 001 110}. At the moment the start pulse ends with its trailing edge, the process of fluorescence of quantum dots of the core-shell structure with the calibrated fluorescence time F {λ i , τ i } = {f 1 (λ1, τ 2 ), f 2 (λ2, τ 1 ), f 3 (λ3, τ 4 ), f 4 (λ4, τ 0 ), f 5 (λ5, τ 4 ), f 6 (λ6, τ 3 )}. As the fluorescence decays, each quantum dot of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval generates radiation of a certain wavelength (λ1, λ2, λ3, _, λ5, λ6) and a certain duration (τ 1 , τ 2 , τ 3 , τ 4 ) . The combination of certain geometric and radiative parameters of quantum dots is carried out when programming the glass sphere 3 with through nanopores with cone-shaped inputs. In the aggregate radiation of all quantum dots of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval, periodically repeating sequentially changing multi-wavelength compositions of spectral portraits are formed. The dynamics of the process of changing wavelength combinations over time is presented in the form of sequentially changing spectral portraits F {f i (λ i )} = {f1 (λ), f2 (λ), f3 (λ), f4 (λ), f5 (λ) } mapped at discrete time instants with a step equal to the duration τ 1 , where: f1 (λ) = (λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f2 (λ) = (λ1, λ2, λ3, λ5, λ6); f3 (λ) = (λ1, λ3, λ5, λ6); f4 (λ) = (λ3, λ5, λ6); f5 (λ) = (λ3, λ5) - the first, second, third, fourth, fifth spectral portraits, respectively, at time instants τ 0 , τ 1 , τ 2 , τ 3 , τ 4 , which is illustrated in FIG. 6. The repetition time interval between the control start pulses (period T of Fig. 6) should be greater than the maximum fluorescence duration (for example, τ 4 ) used for programming quantum dots of the core-shell structure with a calibrated fluorescence time interval, which is necessary to produce identical repetitive ( deterministic) control code microcommands in the form of a set of spectral portraits for triggering nanophotonic processes (for example, triggering tissue regeneration mechanisms) in biological FIR or facilities for testing and diagnosing of nanophotonic systems, as well as the implementation of new kinds of research in nanophotonics, optogenetics, neyrofotonike.

Предложенная конструкция зонда атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка, обеспечивает при сканировании поверхности объекта диагностирования атомно-силовым микроскопом возможность осуществления съема топологического распределения характеристик электрических сигналов на поверхности объекта диагностирования в зависимости от стимулирующего воздействия определенной последовательностью спектров электромагнитного мультиволнового излучения на каждую точку с координатами X, Y, непосредственно расположенную под вершиной электропроводящей иглы. Возможность осуществления программирования спектра излучения с использованием квантовых точек структуры ядро-оболочка с кодируемым дискретным ранжированным рядом интервалов флуоресценции также дает возможность идентичной повторяемости спектральных портретов при тиражировании зондов. Все это позволяет обнаружить и исследовать отдельные светочувствительные участки биологических объектов и наноструктур, изменяющих свои электрические свойства под действием только строго определенных последовательностей кодовых наборов длин волн электромагнитного излучения, направленных в определенную точку, без засветок окружающих участков исследуемого объекта, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.The proposed design of an atomic force microscope probe with programmable dynamics of changes in the spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of the core-shell structure allows scanning the surface of a diagnostic object with an atomic force microscope to make a topological distribution of the characteristics of electrical signals on the surface of a diagnostic object, depending on the stimulating exposure to a certain sequence of spectra of electro agnitnogo multivolnovogo radiation at each point with coordinates X, Y, directly beneath the vertex of the electroconductive needle. The possibility of programming the emission spectrum using quantum dots of the core-shell structure with a coded discrete ranked series of fluorescence intervals also makes it possible to repeat spectral portraits identically when replicating probes. All this makes it possible to detect and study individual photosensitive sections of biological objects and nanostructures that change their electrical properties under the influence of only strictly defined sequences of code sets of wavelengths of electromagnetic radiation directed to a certain point without exposure to the surrounding sections of the studied object, which was previously impossible to implement with known probes .

Источники информацииInformation sources

1. Патент на полезную модель RU 140007 U1, 27.04.2014, G01Q 60/24, Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Литвинов В.Г.1. Utility Model Patent RU 140007 U1, 04/27/2014, G01Q 60/24, Probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of a core-shell structure. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Litvinov V.G.

2. Патент RU 2541419 С1, 10.02.2015, G01Q 60/24, B82Y 1/00, Зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Литвинов В.Г.2. Patent RU 2541419 C1, 02/10/2015, G01Q 60/24, B82Y 1/00, Probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of a core-shell structure. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Litvinov V.G.

3. Patent Application Publication Pub. No.: US 20120315391 A1, Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.3. Patent Application Publication Pub. No .: US 20120315391 A1, Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.

4. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130011551 A1, Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.4. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130011551 A1, Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.

5. Патент RU 2493631 C1, 20.09.2013, H01L 21/66, B82B 3/00, Способ обнаружения квантовых точек и устройство для его осуществления. / Линьков В.А., Вихров С.П., Вишняков Н.В., Литвинов В.Г.5. Patent RU 2493631 C1, 09.20.2013, H01L 21/66, B82B 3/00, Method for detecting quantum dots and a device for its implementation. / Linkov V.A., Vikhrov S.P., Vishnyakov N.V., Litvinov V.G.

Claims (1)

Зонд атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер, соединенный с электропроводящей зондирующей иглой, вершина которой продета через одну из сквозных нанопор стеклянной сферы, остальные сквозные нанопоры которой заполнены без выхода их оболочек за периметр стеклянной сферы квантовыми точками структуры ядро-оболочка, покрытыми с внешней стороны защитным слоем, внешний электромагнитный источник возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка, отличающийся тем, что стеклянная сфера содержит равномерно распределенный по ее поверхности массив, состоящий из более чем двух ранжированных по диаметру наноразмерных групп сквозных нанопор с конусообразными входами с равным количеством сквозных нанопор с конусообразными входами одинакового диаметра в каждой наноразмерной группе, квантовые точки структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, геометрические параметры которых ранжированы по наноразмерным группам, а излучательные параметры по флуоресцентно-временным подгруппам, безызлучательные квантовые точки структуры ядро-оболочка, имеющие диаметры, равные диаметрам используемых квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, общее количество безызлучательных квантовых точек структуры ядро-оболочка в сумме с квантовыми точками структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции равно количеству заполненных ими сквозных нанопор с конусообразными входами, число наноразмерных групп которых равно максимальному количеству используемых дискретных длин волн, максимальное количество ранжированных интервалов времени излучения которых равно количеству используемых флуоресцентно-временных подгрупп квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции, которые вложены в соответствующие их диаметру сквозные нанопоры с конусообразными входами, причем программируемая комбинация сочетаний диаметров квантовых точек структуры ядро-оболочка с калиброванными интервалами времени флуоресценции и безызлучательных квантовых точек структуры ядро-оболочка, вложенных в соответствующие их диаметру сквозные нанопоры с конусообразными входами, определяет последовательность сочетаний излучаемых в определенные интервалы времени и не излучаемых дискретных длин волн, в совокупности формирующих заданную последовательность спектральных портретов излучения зонда атомно-силового микроскопа с программируемой динамикой изменения спектральных портретов излучающего элемента, легированного квантовыми точками структуры ядро-оболочка.An atomic force microscope probe with programmable dynamics of changing spectral portraits of a radiating element doped with quantum dots of a core-shell structure, including a cantilever connected to an electrically conductive probe needle, the tip of which is threaded through one of the through nanopores of the glass sphere, the remaining through nanopores of which are filled without leaving them shells around the perimeter of the glass sphere by quantum dots of the core-shell structure, coated with a protective layer on the outside, external electromagnetic source excitation catalog of quantum dots of the core-shell structure, characterized in that the glass sphere contains an array uniformly distributed over its surface, consisting of more than two through-sized nanoscale groups of through nanopores with cone-shaped inlets with an equal number of through nanopores with cone-shaped inputs of the same diameter in each nanoscale group, quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, the geometric parameters of which are ranked by size groups, and the radiative parameters for fluorescence-time subgroups, nonradiative quantum dots of the core-shell structure, having diameters equal to the diameters of the used quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, the total number of nonradiative quantum dots of the core-shell structure in total with quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals equal to the number of through nanopores filled with them with cone-shaped odes, the number of nanoscale groups of which is equal to the maximum number of discrete wavelengths used, the maximum number of ranked emission time intervals of which is equal to the number of used fluorescence-time subgroups of quantum dots of the core-shell structure with calibrated fluorescence time intervals, which are inserted into through-shaped nanopores with cone-shaped nanopores inputs, and a programmable combination of diameters of quantum dots of the core-shell structure with caliber The given time intervals of fluorescence and nonradiative quantum dots of the core-shell structure embedded in the through nanopores with cone-shaped inputs corresponding to their diameter determine the sequence of combinations of radiated discrete wavelengths emitted at certain time intervals and together form a given sequence of spectral portraits of radiation from the probe of atomic a power microscope with programmable dynamics of changes in the spectral portraits of a square doped radiating element ntovymi points of core-shell structure.
RU2017110606A 2017-03-29 2017-03-29 Atomic force microscope probe with programmable dynamics of doped radiant element spectral portraits change, by quantum dots of core-sheath structure RU2647512C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110606A RU2647512C1 (en) 2017-03-29 2017-03-29 Atomic force microscope probe with programmable dynamics of doped radiant element spectral portraits change, by quantum dots of core-sheath structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110606A RU2647512C1 (en) 2017-03-29 2017-03-29 Atomic force microscope probe with programmable dynamics of doped radiant element spectral portraits change, by quantum dots of core-sheath structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2647512C1 true RU2647512C1 (en) 2018-03-16

Family

ID=61629440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017110606A RU2647512C1 (en) 2017-03-29 2017-03-29 Atomic force microscope probe with programmable dynamics of doped radiant element spectral portraits change, by quantum dots of core-sheath structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2647512C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215362U1 (en) * 2022-10-13 2022-12-12 Дарья Юрьевна ШРАМКО Test sample for vertical and lateral calibration of an atomic force microscope

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6002471A (en) * 1996-11-04 1999-12-14 California Institute Of Technology High resolution scanning raman microscope
WO2009043368A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-09 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Colloid-sensor for afm
US20110203021A1 (en) * 2008-08-01 2011-08-18 Korea Research Institute Of Standards And Science Spm nanoprobes and the preparation method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6002471A (en) * 1996-11-04 1999-12-14 California Institute Of Technology High resolution scanning raman microscope
WO2009043368A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-09 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Colloid-sensor for afm
US20110203021A1 (en) * 2008-08-01 2011-08-18 Korea Research Institute Of Standards And Science Spm nanoprobes and the preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215362U1 (en) * 2022-10-13 2022-12-12 Дарья Юрьевна ШРАМКО Test sample for vertical and lateral calibration of an atomic force microscope

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Transparent intracortical microprobe array for simultaneous spatiotemporal optical stimulation and multichannel electrical recording
EP3252834B1 (en) Plasmonic white light source based on fret coupled emitters
KR102382664B1 (en) Systems and methods for micro-laser particles
Cui et al. Deconstructing the photon stream from single nanocrystals: from binning to correlation
Ganesh et al. Study of Nano device for effective detection, diagnosis and treatment of Cancer
Khan et al. Charge-driven fluorescence blinking in carbon nanodots
CN110088594A (en) Optical coupler and Wave guide system
Sangghaleh et al. Exciton lifetime measurements on single silicon quantum dots
WO2016180396A1 (en) Set of high-voltage cables and method for producing a set of high-voltage cables
Wang et al. Collective fluorescence enhancement in nanoparticle clusters
EP3299850B1 (en) Optical component, sensor and method for measuring an elongation and/or a temperature
RU2647512C1 (en) Atomic force microscope probe with programmable dynamics of doped radiant element spectral portraits change, by quantum dots of core-sheath structure
Rabouw et al. Microsecond blinking events in the fluorescence of colloidal quantum dots revealed by correlation analysis on preselected photons
RU172624U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSPOPE PROBE WITH PROGRAMMABLE DYNAMICS OF CHANGING THE SPECTRAL PORTRAITS OF A RADIATING ELEMENT OF A DOPED QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
DE102020120669B4 (en) Authentication marker for authenticating an item, method for producing an authentication marker, item marked with an authentication marker and method for examining an item marked with an authentication marker
DE112015006195T5 (en) Spectrally programmable memristor
RU172625U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH PROGRAMMABLE DYNAMICS OF CHANGING THE SPECTRAL PORTRAITS OF A RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM DOTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
Scharf et al. A compact integrated device for spatially selective optogenetic neural stimulation based on the Utah Optrode Array
RU2650702C1 (en) Probe of the atomic-force microscope with programmable dynamic of changes of the spectral portraits of the radiating element on the basis of quantum dots of the core-shell structure
McKendry et al. Micro-LEDs for biomedical applications
RU168939U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH PROGRAMMABLE SPECTRAL PORTRAIT OF A RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
RU2629713C1 (en) Probe of atomic-force microscope with programmable spectral portrait of radiation element doped with quantum dots of core-shell structure
RU2635345C1 (en) Atomic-force microscope probe with programmable spectral portrait of radiating element based on quantum dots of core-shell structure
RU170927U1 (en) ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH PROGRAMMABLE SPECTRAL PORTRAIT OF A RADIATING ELEMENT BASED ON QUANTUM POINTS OF THE NUCLEAR SHELL STRUCTURE
DE102012004100A1 (en) Pointer for display device for measurement instrument/clock, has optical waveguide that is mounted on pointer vane, so that light guided by waveguide defines the display position of pointer

Legal Events

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

Effective date: 20190330