利用飞秒激光对磁性纳米粒子进行光动力组装的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，属于激光微纳米加工技术领域，具体步骤为：(1)、基底清洗；(2)、建立飞秒激光焦点的运动轨迹；(3)、利用飞秒激光直写系统对磁性纳米粒子进行光动力组装。可将磁性纳米粒子组装成任意图案，并集成至任何材料表面和任何活体生物体，具有高度可控性和高分辨率的、无接触和无破坏性的增材加工特性。本发明专利技术还提供了利用飞秒激光对磁性纳米粒子进行光动力组装在磁驱动方面的应用，即先将磁性纳米粒子集成至微纳器件(微型涡轮)或活体生物体(水蚤)表面形成磁性模块，然后用外磁场对器件或生物体进行驱动，最终可实现对其运动方向、形式和轨迹的精确控制。

Method and application of femtosecond laser for photodynamic assembly of magnetic nanoparticles

The invention discloses a method for using femtosecond laser photodynamic assembly of magnetic nanoparticles, which belongs to the laser micro nano processing technology field, which comprises the following steps: (1), substrate cleaning; (2), trajectory of the femtosecond laser focus; (3), photodynamic assembly of magnetic nanoparticles using femtosecond laser direct writing system. Magnetic nanoparticles can be assembled into any pattern and integrated into any material surface and any living organism, with highly controllable and high resolution, non-contact and nondestructive material processing characteristics. The invention also provides the use of femtosecond laser photodynamic on magnetic nanoparticles used in magnetic drive, namely the first magnetic nanoparticles integrated into micro nano devices (micro turbine) or living organisms (Daphnia) formed on the surface of the magnetic module, and then use the external magnetic field on the device or biological drive, can realize the precise control of the final the direction of movement, form and track.

【技术实现步骤摘要】
利用飞秒激光对磁性纳米粒子进行光动力组装的方法及应用
本专利技术属于激光微纳米加工
，具体涉及利用飞秒激光的实现磁性纳米粒子的光动力组装的方法，及将其集成到材料表面或生物体中，形成磁性模块并实现磁驱动的应用。技术背景随着纳米技术的飞速发展，将各种功能性(金属粒子、磁性粒子、量子点等)的纳米粒子(1-50nm)组装并集成到微纳器件或生物体中已成为微纳加工的重要环节。依靠传统的自组装方法很难实现对纳米粒子行为的精确控制，包括将其分离、定位、聚集和组装等。随后，人们提出了化学组装、生物模板组装和外置电磁场力组装等方法。化学组装主要以共价键、静电吸引和分子间范德华力这三种作用力作为组装动力。其弊端在于，需要相当复杂的化学修饰来调配上述三种作用力，且难以实现对粒子行为的精确操控。生物模板组装主要是利用DNA、蛋白质和病毒等生物材料进行组装。通过控制这些生物模板的尺寸和机械性能，目前已广泛用于对溶胶状态下的纳米粒子的组装。但是，生物模板受到其组装原理的限制，无法用于溶胶状态以外的组装环境。而通过引入外场来施加静电力或磁场力，也可以对纳米粒子进行组装。然而，由于很难将引入的电磁场限域在纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)、基底清洗；(2)、建立飞秒激光焦点的运动轨迹；(3)、利用飞秒激光直写系统对磁性纳米粒子进行光动力组装。

【技术特征摘要】
1.利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)、基底清洗；(2)、建立飞秒激光焦点的运动轨迹；(3)、利用飞秒激光直写系统对磁性纳米粒子进行光动力组装。2.如权利要求1所述的利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的基底为无机物材料、聚合物、负性光敏树脂或活体生物体。3.如权利要求2所述的利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，其特征在于，所述的基底为无机物材料时，清洗步骤为：将基底依次置于丙酮、乙醇、去离子水三种环境下进行超声清洗，各清洗一次，清洗时间均为30min，随后在氮气流下吹干待用；基底为聚合物时，清洁步骤为：使用3M胶带清洁其表面，以粘掉表面沉积的灰尘或杂质；基底为负性光敏树脂时，在显影、吹干后使用；基底为活体生物体时，需要用去离子水进行10次以上冲洗，随后浸泡在去离子水中待用。4.如权利要求1所述的利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，其特征在于，步骤(2)所述的建立飞秒激光焦点的运动轨迹，具体为使用MATLAB、VisualBasic或C语言，依据待加工基底的具体形貌和加工目标图案，按照点点扫描的方式，建立飞秒激光焦点的运动轨迹，即一组与目标图案对应的空间点阵的坐标序列。5.如权利要求5所述的利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，其特征在于，所述的空间点阵的坐标序列的点点间距为10-50nm。6.如权利要求1所述的利用飞秒激光的光动力组装磁性纳米粒子的方法，其特征在于，步骤(3)所述的利用飞秒激光直写系统对磁性纳米粒子进行光动力组装，具体步骤为：首先，将基底浸没在磁性纳米粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪波，张永来，王欢，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22