[發明專利]一種激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法

無效

• 申請號: 201010102044.7
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101788571A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 楊立軍;王揚;劉炳輝;王懋露
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01Q30/20
• 分類號: G01Q30/20;G01Q60/24;G01Q60/38
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1.一種激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法，其特征在于，使激光與多個近場探針相互作用獲得近場局域增強光場，利用該近場局域增強光場對納米微粒的光梯度力來實現捕獲、移動、釋放、拉伸和扭轉的復雜三維操作，同時利用AFM系統的納米級分辨率來實現納米操作過程的精確觀測與定位，包括探針復合與目標選擇定位及納米操作兩部分，所述探針復合與目標選擇定位包括以下步驟：?

(1)首先采用AFM的粗調系統粗略地選擇密度和分散度合適的納米微粒區域；?

(2)之后通過AFM的掃描微進給系統將AFM探針逼近納米微粒，對單個納米微粒進行精確定位；?

(3)確定好納米微粒的選擇定位后，利用三維調整臺將光纖探針和AFM探針的距離縮小到近場范圍，在微逼近過程中采用間距測控器使二者保持一定的近場距離以適于納米操作；?

所述納米操作包括以下步驟：?

(1)將復合探針移動到待操作納米微粒處后，調整激光器的輸出功率，使光纖探針與AFM探針的耦合增強場產生的梯度力適于操作樣品；?

(2)接著調整光纖探針的位置使之適于實現特定動作，捕獲納米微粒后調整AFM探針并使光纖探針隨之作同步移動；?

(3)之后利用AFM信號處理和顯示系統實時監控與觀測操作結果，對納米微粒實現精確的觀測與定位；?

(4)最后將納米微粒移動到設定位置后調整激光功率，減小梯度力在新位置釋放納米微粒。?

2.根據權利要求1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的近場探針采用尖端具有納米孔徑的鍍金屬膜光纖探針和具有納米針尖的AFM鍍金膜硅探針。?

3.根據權利要求2所述的納米操作方法，其特征在于，所述的尖端具有納米孔徑的鍍金屬膜光纖探針是由光纖/硅/氮化硅材料制成，尖端具有直徑小于100納米的通光小孔，該孔徑光纖探針是在單模或具有梯度折射率的裸光纖探針的尖端錐面上鍍一層金屬膜。?

4.根據權利要求1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的激光與近場探針相互作用的方法是將激光耦合進光纖探針，在探針的尖端形成沿三維方向迅速衰減的邊緣增強隱失場；處在該隱失場下的AFM探針在尖端近場范圍內形成局域增強場。?

5.根據權利要求1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的近場局域耦合增強光場存在對納米微粒的梯度作用力場，形成的光阱將納米微粒穩定捕獲并約束于光強極點附近，可實現納米操作。?

6.根據權利要求1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的納米操作方法是在近場光?鑷的近場區域加入AFM探針，利用AFM探針的場增強效應來克服近場光鑷中光纖探針出射功率低、隱失場偏弱的問題，由AFM探針局域增強光場與光纖探針出射光場耦合后形成的三維穩定光阱能平衡外界干擾力，可實現納米微粒穩定高效的捕獲。

7.根據權利要求1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的納米操作過程是當光纖探針移動時，被捕獲的納米微粒也隨之移動。

8.根據權利要求1所述的納米操作方法，其特征在于，當采用雙光纖探針和AFM探針組成多近場探針時，在AFM探針與雙光纖探針耦合場的作用下，通過改變雙光纖探針與樣品間的空間位置、移動方向和激光功率，可實現對納米微粒的捕獲、移動、釋放、拉伸和扭轉的三維操作。

9.根據權利要求1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的納米操作方法是利用AFM的信號處理和顯示系統實時監控與觀測操作結果對納米微粒實現精確的觀測與定位。?