一种固结法测量分子电学性能的测量装置制造方法及图纸

一种固结法测量分子电学性能的测量装置，升降台的中心垂直固定嵌有一呈竖直圆柱状的压电陶瓷管，压电陶瓷管的顶端和底端均分别穿过升降台的顶面和底面，压电陶瓷管的底端面中心位置处设置有一金探针电极；支撑杆将升降台架空于样品台的正上方，金探针电极位于样品台的正上方，样品台的顶面中心处设置有一呈矩形样品槽，样品槽内放置金片；本实用新型专利技术的系统模块包括压电陶瓷管控制模块、直线位移驱动器控制模块、数据采集模块、数据处理模块、实验实时调整模块和电化学工作站。本实用新型专利技术构造简单、成本低廉，操作简便，具有直接、准确、实时、操作简单，易学上手等优点，能够通过电学测量在单分子水平上提供丰富的分子内部信息。

A measuring device for measuring the electrical properties of molecules by consolidation method

A consolidation method is used to measure the electrical properties of the molecule. The center of the lifting platform is vertically fixed with a vertical cylindrical piezoelectric ceramic tube. The top and bottom end of the piezoelectric ceramic tube are both through the top and bottom of the lifting platform. A gold probe electrode is set at the center position of the bottom end of the piezoelectric ceramic tube; the support rod will be set up. The lifting platform is above the sample table. The gold probe electrode is located above the sample table. The center of the sample table is set with a rectangular sample slot, and the gold plate is placed in the sample slot. The system module of the utility model includes a piezoelectric ceramic tube control module, a linear displacement drive control module and a data acquisition module. Data processing module, experimental real time adjustment module and electrochemical workstation. The utility model has the advantages of simple structure, low cost, simple operation, direct, accurate, real-time, simple operation, easy to learn, and so on. It can provide abundant internal information on the single molecule level by electrical measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种固结法测量分子电学性能的测量装置
本技术涉及测量分子电学性能
，尤其涉及一种固结法测量分子电学性能测量装置。
技术介绍
单分子电导测量技术是利用电学方法测量单个分子电学性质的一类重要技术。单分子检测（SingleMoleculeDetection,SMD）技术有别于一般的常规检测技术，观测到的是单个分子的个体行为，单分子检测技术在环境安全、生物技术、传感器、食品安全等领域应用广泛。单分子检测达到分子探测的极限,是人们长期以来追求的目标。与传统的分析方法相比,单分子检测法研究体系处于非平衡状态下的个体行为,或平衡状态下的波动行为,因此特别适合研究化学及生化反应动力学、生物分子的相互作用、结构与功能信息、重大疾病早期诊断、病理研究以及高通量药物筛选等。单分子电导测量技术被逐渐应用于分子电子学以外的领域，在物理化学、分析化学、生物传感和基因测序等领域都显示了巨大的发展潜力。近年来,随着分子电子学研究的发展,单分子电学性能及其测量方法受到越来越多的关注,如利用扫描探针显徽技术探测分子电学性质、原子力显微镜（AFM）和单分子荧光分析等现有的单分子电导测量技术，其结构复杂，准确性差。
技术实现思路
为解决上述存在的技术缺陷，本技术提供一种结构简单的固结法测量分子电学性能的测量装置，能够直接、准确、实时的对分子电学性能进行测量。本技术解决其技术问题所采用的技术方案包括升降台，所述的升降台的中心垂直固定嵌有一呈竖直圆柱状的压电陶瓷管，所述的压电陶瓷管的顶端和底端均分别穿过升降台的顶面和底面，所述的压电陶瓷管的底端面中心位置处设置有一金探针电极，金探针电极的顶端与压电陶瓷管的底端面固定垂直相连；所述的升降台的四个边角处分别设置有四根顶端穿透升降台的支撑杆，所述的支撑杆与样品台的四个边角垂直固定相连，所述的支撑杆将升降台架空于样品台的正上方，且所述的升降台与样品台平行固定于支撑杆上，所述的金探针电极位于样品台的正上方，所述的金探针电极由Au材质制成，所述的样品台的顶面中心处设置有一呈矩形样品槽，所述的样品槽内放置金片；所述升降台上设置有一带动升降台沿四根支撑杆上升或下降的直线位移驱动器，升降台上有位移传感器，所述直线位移驱动器和位移传感器与直线位移驱动器控制模块电性连接；还包括一个将控制直线位移驱动器的运行速度、运行距离，压电陶瓷的电压、压电陶瓷的运行速度参数设定好，并且当系统启动时，就直接初始化所有参数的初始化模块；一个与压电陶瓷管电性连接，用于控制压电陶瓷管上升或下降、压电陶瓷管的运行速度、调整压电陶瓷管金探针电极的电压等参数的压电陶瓷管控制模块；一个用于采集金探针电极测量的数据、把测量的原始数据采集并记录到计算机中的数据采集模块；一个用于将来自数据采集模块的数据，进行运算、处理，得到电导值、分子长度值参数的数据处理模块；一个接收数据采集模块的信息，指令电化学工作站工作，压电陶瓷管、直线位移驱动器工作，并将数据记录到计算机中的实验实时调整模块；一个进行IV测量的电化学工作站；一个把原始数据导出到外接存储设备，或者打印机的数据导出模块。本技术还包括一个与数据处理模块电性连接的数据显示模块。本技术所述数据采集模块包括电流放大器，数据采集模块与数据显示模型电性相连。本技术所述的数据处理模块与实时调整实验操作模块电性连接，所述的实时调整实验操作模块与电化学工作站通过网络连接。本技术所述的样品台呈水平矩形薄板状，所述的样品台的底面四个边角位置处各固定设有一个样品台支脚。本技术所述升降台呈水平矩形薄板状。本技术构造简单、成本低廉，操作简便，各个组成器件之间连接紧密，系统性强，具有直接、准确、实时、操作简单，易学上手等优点，能够通过简单的电学测量在单分子水平上提供丰富的分子内部信息。能够快速、高效和准确地测试出单分子电学信息和分子间电学信息。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术电路原理示意图。图3是本技术测量过程单分子状态示意图。图中：1、升降台，2、样品台，21、样品台支脚，22、样品槽，23、支撑杆，24、金片，11、压电陶瓷管，12、金探针电极，13、压电陶瓷管控制模块，14、直线位移驱动器，15、直线位移驱动器控制模块，16、位移传感器，31、初始化模块，32、数据采集模块，33、电化学工作站，34、数据显示模块，35、数据处理模块，36、实验实时调整模块，37、数据导出模块。具体实施方式现在结合附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构。根据图1所示，本技术包括升降台1、样品台2和系统模块，所述升降台1呈水平矩形薄板状，所述的升降台1的中心垂直固定嵌有一呈竖直圆柱状的压电陶瓷管11，所述压电陶瓷管11的顶端和底端均分别穿透升降台1的顶面和底面，所述的压电陶瓷管11的底端面中心位置处设置有一金探针电极12，金探针电极12的顶端与压电陶瓷管11的底端面固定垂直相连，所述的升降台1的四个边角处分别设置有四根顶端穿透升降台1的支撑杆23，所述的支撑杆23与样品台2的四个边角垂直固定相连，所述的支撑杆23将升降台1架空于样品台2的正上方，且所述的升降台1与样品台2平行固定于支撑杆23上，所述的金探针电极12位于样品台2的正上方，所述的金探针电极12由Au材质制成，所述的升降台1的顶面上设置有一直线位移驱动器14，所述的升降台1侧面上设置有一位移传感器16。所述的样品台2呈水平矩形薄板状，所述的样品台2的底面四个边角位置处各固定设有一个样品台支脚21，所述的样品台2的顶面中心处设置有一呈矩形样品槽22，所述样品槽22内放置金片24，样品槽22与金片24电性连接，所述的直线位移驱动器14和位移传感器16与直线位移驱动器控制模块15电性连接，所述的压电陶瓷管11与压电陶瓷管控制模块13电性连接。根据图2所示，本技术的系统模块中，所述压电陶瓷管控制模块13和直线位移驱动器控制模块15与初始化模块31电性连接；数据采集模块32与金探针电极电性连接，所述数据采集模块32包括电流放大器、信号反馈系统及数据采集显示屏，电流放大器将采集到的电信号进行放大并将放大后的电信号数据通过数据采集显示屏显示，所述信号反馈系统用于将放大后的电信号数据反馈至所述电流放大器。所述数据采集模块32通过导线与数据处理模块35、数据显示模块34电性连接。所述数据处理模块35与实验实时调整模块36电性连接，所述的实验实时调整模块36与电化学工作站33通过网络连接。图3中，当金探针电极和样品之间的距离足够小时（比如小于1nm），电流随着金探针电极与样品之间的距离的变化而变化，下降的过程中金探针电极的针尖会瞬间和样品接触，而后，金探针电极的针尖受压电陶瓷管控制模块控制，不会和金片接触，会和金片样品上的分子接触。将所述金探针电极、金片电极之间的距离设置到单分子的长度尺寸。随着单分子在两个电极之间的接触，以及断开（A为单分子在两个电极之间的接触状态，B为单分子在两个电极之间的断开状态），来实时检测电信号的变化，从而得到单分子的电学信息。本技术整个装置所包含的内容及功能如下：初始化模块31：在系统运行的过程中，需要控制直线位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固结法测量分子电学性能的测量装置，其特征在于：包括升降台（1），所述的升降台（1）的中心垂直固定嵌有一呈竖直圆柱状的压电陶瓷管（11），所述的压电陶瓷管（11）的顶端和底端均分别穿过升降台（1）的顶面和底面，所述的压电陶瓷管（11）的底端面中心位置处设置有一金探针电极（12），金探针电极（12）的顶端与压电陶瓷管（11）的底端面固定垂直相连；所述的升降台（1）的四个边角处分别设置有四根顶端穿透升降台（1）的支撑杆（23），所述的支撑杆（23）与样品台（2）的四个边角垂直固定相连，所述的支撑杆（23）将升降台（1）架空于样品台（2）的正上方，且所述的升降台（1）与样品台（2）平行固定于支撑杆（23）上，所述的金探针电极（12）位于样品台（2）的正上方，所述的金探针电极（12）由Au材质制成，所述的样品台（2）的顶面中心处设置有一呈矩形样品槽（22），所述的样品槽内上放置金片（24）；所述升降台（1）上设置有一带动升降台沿四根支撑杆上升或下降的直线位移驱动器（14），升降台（1）上有位移传感器（16），所述直线位移驱动器（14）和位移传感器（16）与直线位移驱动器控制模块（15）电性连接；还包括一个将控制直线位移驱动器的运行速度、运行距离，压电陶瓷的电压、压电陶瓷的运行速度参数设定好，并且当系统启动时，就直接初始化所有参数的初始化模块；一个与压电陶瓷管（11）电性连接，用于控制压电陶瓷管上升或下降、压电陶瓷管的运行速度、调整压电陶瓷管金探针电极的电压等参数的压电陶瓷管控制模块（13）；一个用于采集金探针电极（12）测量的数据、把测量的原始数据采集并记录的数据采集模块（32）；一个用于将来自数据采集模块的数据，进行运算、处理，得到电导值、分子长度值参数的数据处理模块（35）；一个接收数据采集模块的信息，指令电化学工作站工作，压电陶瓷管、直线位移驱动器工作，并将数据记录的实验实时调整模块（36）；一个进行IV测量的电化学工作站（33）；一个把原始数据导出到外接存储设备，或者打印机的数据导出模块（37）。...

【技术特征摘要】
1.一种固结法测量分子电学性能的测量装置，其特征在于：包括升降台（1），所述的升降台（1）的中心垂直固定嵌有一呈竖直圆柱状的压电陶瓷管（11），所述的压电陶瓷管（11）的顶端和底端均分别穿过升降台（1）的顶面和底面，所述的压电陶瓷管（11）的底端面中心位置处设置有一金探针电极（12），金探针电极（12）的顶端与压电陶瓷管（11）的底端面固定垂直相连；所述的升降台（1）的四个边角处分别设置有四根顶端穿透升降台（1）的支撑杆（23），所述的支撑杆（23）与样品台（2）的四个边角垂直固定相连，所述的支撑杆（23）将升降台（1）架空于样品台（2）的正上方，且所述的升降台（1）与样品台（2）平行固定于支撑杆（23）上，所述的金探针电极（12）位于样品台（2）的正上方，所述的金探针电极（12）由Au材质制成，所述的样品台（2）的顶面中心处设置有一呈矩形样品槽（22），所述的样品槽内上放置金片（24）；所述升降台（1）上设置有一带动升降台沿四根支撑杆上升或下降的直线位移驱动器（14），升降台（1）上有位移传感器（16），所述直线位移驱动器（14）和位移传感器（16）与直线位移驱动器控制模块（15）电性连接；还包括一个将控制直线位移驱动器的运行速度、运行距离，压电陶瓷的电压、压电陶瓷的运行速度参数设定好，并且当系统启动时，就直接初始化所有参数的初始化模块；一个与压电陶瓷管（11）电性连接，用于控制压电陶瓷管上升或下降、压电陶瓷管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：常帅，黄明柱，陈海舰，曹迪，何劲，梁峰，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42