[發明專利]精密測量加速度的單分子裝置

有效

• 申請號: 201710119943.X
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106908623B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 向東;王玲;趙智凱;王璐;梅婷婷;倪立發;張天;張偉強
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種精密測量加速度的單分子裝置，其特征在于，包括機械可控裂結裝置、彈性鋼片、絕緣層、電極層、沉積層、彈性分子和金納米粒子；所述彈性鋼片、絕緣層、電極層和沉積層制作形成分子結的芯片；彈性分子和金納米粒子則用于形成彈性分子結和產生隧穿電流；MCBJ裝置連續彎曲芯片以調節芯片納米間隙大小；

所述絕緣層為聚酰亞胺；

所述彈性分子為雙乙硫醇；

所述金納米粒子一端連接彈性分子，在整套裝置運動的過程中由于外力和金納米粒子慣性的影響會產生類似彈簧的形變壓縮或者擴張從而使得金納米粒子與金電極之間間距改變而隧穿電流發生相應變化。

2.根據權利要求1所述的精密測量加速度的單分子裝置，其特征在于，所述MCBJ裝置具有優良的穩定性和較大的衰減因子，滑塊位移量很大而芯片的彎曲量被衰減到很小，納米電極間的間隙大小精確調控，形成的分子結穩定性也較高。

3.根據權利要求1所述的精密測量加速度的單分子裝置，其特征在于，所述彈性鋼片、絕緣層和電極層制作形成分子結的芯片由于使用彈性鋼片作為基底，能夠彎曲形變也能夠復原，能夠重復利用；而絕緣層一方面隔離基底和電極，另一方面在反應離子刻蝕獲得懸空金電極時作為犧牲層。

4.一種精密測量加速度的單分子裝置測量外部加速度的方法，其特征在于，該方法具體步驟如下：

利用電子束曝光技術將彈性鋼片、絕緣膠和金層制作成帶有無間隙金電極的芯片，利用反應離子刻蝕技術獲得懸空的金電極，將芯片置于MCBJ裝置上，驅動MCBJ裝置滑塊左右滑動，其上的芯片因受力發生向上彎曲，利用MCBJ裝置將芯片上的金電極崩斷并產生間隙為14nm的懸空電極對，利用自組裝技術將彈性分子組裝到兩端電極上，利用電化學沉積工藝在一端金電極上沉積一層金以覆蓋組裝到此端電極上的分子，再將金納米粒子吸附到彈性分子與沉積金電極之間；再次驅動MCBJ裝置滑塊左右滑動，在此同時檢測通過電極對的電流變化以確定金納米粒子是否與一端電極產生間隙，當測量的電流值顯示有突然地下降時，固定MCBJ裝置滑塊，使芯片處于金納米粒子一端與沉積金層電極有固定間隙，而另一端通過分子與金電極相連的狀態；此時施加一個加速度使整套裝置運動，同時監測彈性分子結內隧穿電流的變化，不同的加速度對應于不同的隧穿電流數值，反復多次測量并描繪出隧穿電流與加速度之間的擬合曲線，反過來，通過測量裝置內分子結的隧穿電流大小確定運動物體加速度的數值。