[發明專利]一種非接觸模式突變結法測量單分子電學性能的方法

在審

• 申請號: 201710362486.7
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107290590A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 常帥;陳海艦;黃明柱;何勁;梁峰
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及單分子測量技術領域，尤其涉及一種非接觸模式突變結法測量單分子電學性能的方法。

【背景技術】

分子的相互作用和化學反應通常以單個分子為基礎來描述，然而人們對分子的性質、相互作用和動態過程的知識則幾乎完全來自于大量分子的系統平均。由統計力學中各態歷經假說(Ergodic hypothesis)可知，某個系統個體物理量軌跡的時間平均等于該物理量在給定時間的系統平均。因此，對于一個包含完全相同體系的系統，如果測量時間足夠長，單分子測量與系統測量能得到相同的結果，然而，許多化學和生物體系不是均相的，而且測量時間可能小于漲落時間；對于非均相體系，個體的軌跡平均也不再等于系統平均。

單分子檢測是一種考察物質間相互作用的精妙方法，與測量分子集合體整體性質的傳統方法(如光散射，光偏振，粘滯性等)相比，單分子技術具有直接、準確、實時等優點；能夠在單分子水平上提供分子結構與功能之間的豐富信息，解釋生命現象的重要過程，在臨床診斷等領域具有深遠的應用價值，人們不斷致力于尋求可以探測單分子行為的方法，包括掃描探針技術、光鑷技術、單分子熒光光譜技術等。

目前單分子測量的方法主要為基于掃描隧道顯微鏡技術的Break Junction(STM-BJ)方法、Fixed Junction方法及電流-距離曲線測量(I(s))方法，借助重要的單分子檢測工具——單分子識別儀，其分別實現了記錄針尖從扎入到拔出、穩定在襯底上方及從穩定狀態中拔出過程中由于單分子活動導致的電流變化，上述傳統的單分子測量方法測量過程復雜，操作多變，測量所需的時間長，且測量結果不夠準確。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題是提供一種非接觸模式突變結法測量單分子電學性能的方法，它基于現有單分子識別儀的特性，借鑒基于掃描隧道顯微鏡的I(s)測量方法，能通過單分子識別儀對單分子的電學性能實現簡單、快速、準確的測量，并能實時顯示記錄測量過程中電流信號的變化。

為了達到上述目的，本發明提供的技術方案是：一種非接觸模式突變結法測量單分子電學性能的方法，其特征在于它包括以下步驟：：

(1)放置好襯底及待測分子溶液，初始化單分子識別儀的參數，包括針尖的移動方向、移動速度、移動距離，其中針尖的移動距離由手動設置單分子識別儀上setpoint值來控制；

(2)首先使針尖接近襯底并使針尖穩定在襯底上方，保持針尖與襯底的間距為納米級，針尖與襯底未接觸；

(3)待針尖穩定在襯底上方后，以針尖穩定的位置為起點，通過設置setpoint值，使針尖向遠離襯底的方向移動，在針尖移動的過程中，實時記錄回路反饋電流的大小及針尖移動的距離；

(4)自動重復步驟(2)和步驟(3)，重復的次數通過手動設定；

(5)將記錄的反饋電流大小及針尖移動距離數據保存，并輸出至打印機打印。

本發明的有益效果是：它基于現有單分子識別儀的特性，借鑒基于掃描隧道顯微鏡的I(s)測量方法，能通過單分子識別儀對單分子的電學性能實現簡單、快速、準確的測量，并能實時顯示記錄測量過程中電流信號的變化。

【附圖說明】

下面結合附圖和實施例對本發明作出進一步的說明。

圖1為本發明方法的流程示意圖。

圖2為具體實施方式中測量BDT分子電導率配位連接鍵斷裂過程示意圖。

【具體實施方式】

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

一種非接觸模式突變結法測量單分子電學性能的方法，以測試1，4-丁二胺溶液BDT(1，4-Benzenedithiol)的電導率來具體說明本發明所述的使用方法，其特征在于它包括以下步驟：

(1)將1，4-丁二胺完全溶解在乙醇溶液中，再將襯底完全浸沒于溶液中過夜(12h左右)，襯底的材質為金，將浸沒過后的金襯底放置好，開啟單分子識別儀，初始化儀器參數，包括針尖的移動方向、移動速度、移動距離，其中針尖的移動距離由手動設置單分子識別儀上setpoint值來控制；

(2)首先使針尖接近金襯底并使針尖穩定在襯底上方，保持針尖與襯底的間距為納米級，針尖與襯底未接觸，但針尖與浸沒金襯底的1，4-丁二胺溶液分子以配位鍵的方式連接(見圖2a)；