[發(fā)明專(zhuān)利]一種可用于定量測(cè)量的AFM探針、修飾方法及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010411793.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111505346A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬建立;于潔;孫偉皓;李?yuàn)?/a>;吳成偉;張偉;韓嘯;馬國(guó)軍;呂永濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01Q60/38
• 分類(lèi)號(hào): G01Q60/38;B82Y40/00;A61N2/08
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

本發(fā)明提供一種可用于定量測(cè)量的AFM探針、修飾方法及其應(yīng)用，屬于納米力學(xué)和實(shí)驗(yàn)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用表面經(jīng)過(guò)特殊處理而帶有缺陷的微米級(jí)小球均勻吸附一層納米顆粒，再將微米級(jí)小球附著在AFM探針針尖處以完成探針修飾，具體包括以下步驟：微米級(jí)小球預(yù)處理；制備納米顆粒分散液；微米級(jí)小球吸附納米顆粒；選擇磁性納米顆粒修飾的微米級(jí)小球；進(jìn)行AFM探針修飾。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用范圍廣，避免了常規(guī)修飾中AFM探針針尖處納米顆粒團(tuán)聚形狀不可控的問(wèn)題；且通過(guò)掃描電鏡觀測(cè)、計(jì)算得到單位納米顆粒與被測(cè)物體表面間的相互作用力，實(shí)現(xiàn)了定量納米力學(xué)測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米力學(xué)和實(shí)驗(yàn)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到原子力顯微鏡探針修飾，特別涉及一種可用于定量測(cè)量的AFM探針、修飾方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

納米材料具有獨(dú)特的顯微結(jié)構(gòu)和組織形貌，這些導(dǎo)致其物理、化學(xué)和機(jī)械性能發(fā)生了巨大的變化，從而極大拓寬了材料的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，一方面，工程納米顆粒(ENP)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不可避免地導(dǎo)致人體暴露于納米環(huán)境之中，對(duì)身體造成潛在的不良影響；另一方面，納米顆粒作為一種新型材料，在生物醫(yī)療領(lǐng)域也發(fā)揮了巨大的作用，如藥物的靶向運(yùn)輸、磁熱療、基因治療等。為了能夠研發(fā)出有效可靠的預(yù)測(cè)方法和防護(hù)措施，確定細(xì)胞對(duì)納米顆粒的吸收條件，需要定性定量的對(duì)細(xì)胞與納米顆粒之間的交互作用力進(jìn)行測(cè)定，為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值模擬提供可靠的參考數(shù)據(jù)。原子力顯微鏡(AFM)作為當(dāng)前最先進(jìn)的表面敏感技術(shù)之一，能夠在分子水平上實(shí)時(shí)表征相互作用力。AFM探針(原子力顯微鏡探針)針尖修飾技術(shù)的發(fā)展更是極大程度的拓寬了其應(yīng)用范圍，使得定性定量測(cè)定各種表面、分子、基團(tuán)等的相互作用力更加容易。使用納米顆粒修飾的AFM探針針尖可以對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)時(shí)測(cè)定納米顆粒與細(xì)胞之間的相互作用力。

納米顆粒尺寸極小，易團(tuán)聚，難以實(shí)現(xiàn)單納米粒子操控，多以大量納米顆粒為對(duì)象進(jìn)行處理，目前存在多種使用納米顆粒修飾AFM探針針尖的方法，大多是對(duì)AFM探針針尖直接進(jìn)行修飾，常用的方法是將納米顆粒分散到溶液里，將探針針尖與溶液接觸，使納米顆粒吸附到針尖表面，由于毛細(xì)力作用會(huì)使分散液浸濕整個(gè)探針針尖甚至懸臂部分，如果懸臂被顆粒污染會(huì)導(dǎo)致懸臂對(duì)激光的反射變差，影響測(cè)量精度，而且其修飾效果受限于納米顆粒分散液的分散程度，修飾的AFM探針由于形狀不可控的納米顆粒團(tuán)聚的存在，尖端納米顆粒分布并不規(guī)則，即使通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作獲得了壓入深度及黏附力，仍無(wú)法確定納米顆粒與待測(cè)物體實(shí)際的接觸面積及涉及到接觸的納米顆粒數(shù)量，故而無(wú)法得到單顆粒與待測(cè)物體之間的黏附力等數(shù)據(jù)，難以進(jìn)行精確的定量測(cè)量，另外，這樣的方法很大程度上是不可預(yù)見(jiàn)結(jié)果的，一般的觀測(cè)方法是無(wú)法在修飾過(guò)程中看到納米顆粒的，只能是修飾后將探針進(jìn)行掃描電鏡觀測(cè)，才能判斷其修飾效果，其探針的消耗量也會(huì)由于修飾的不確定性而加大，從而增加實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、經(jīng)濟(jì)成本。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種形狀可控的納米顆粒修飾AFM探針的方法，利用表面經(jīng)過(guò)特殊處理而帶有缺陷的微米級(jí)小球均勻吸附一層納米顆粒，再將微米級(jí)小球附著在AFM探針針尖處以完成探針修飾。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種可用于定量測(cè)量的AFM探針，所述的探針具體結(jié)構(gòu)為：AFM探針針尖處粘附有微米級(jí)小球，微米級(jí)小球表面無(wú)規(guī)則分布著大量無(wú)定形凹凸結(jié)構(gòu)，形成粗糙表面，納米顆粒均勻附著于小球的粗糙表面上。所述粗糙表面的粗糙度在納米級(jí)別，粗糙表面凹凸峰谷值小于所要修飾的納米顆粒尺寸。

一種可用于定量測(cè)量的AFM探針修飾方法，包括以下步驟：

步驟1、微米級(jí)小球預(yù)處理

(1)通過(guò)化學(xué)刻蝕或機(jī)械加工方法對(duì)微米級(jí)小球進(jìn)行預(yù)處理，形成粗糙的表面微結(jié)構(gòu)，粗糙表面微結(jié)構(gòu)可以增加微米級(jí)小球?qū){米顆粒的吸附效果。