一种纳米马达及其制备方法技术

本发明专利技术一种纳米马达及其制备方法，简化了制备工艺，可通过磁场进行驱动。纳米马达为两个粘结在一起的球体，球体的半个球面上蒸镀有粘附层金属和磁性金属，粘附层金属位于球体和磁性金属之间，所述纳米马达的直径为500nm～40μm。制备方法包括：将球体铺展在洁净的玻璃板上，形成单层膜球体；在单层膜球体上蒸镀粘附层金属；在粘附层金属上继续蒸镀磁性金属；蒸镀完成后，将玻璃板置于含有去离子水的培养皿中，并移置超声波环境中超声数分钟，得到半包覆的磁性球体；用容器吸取含有半包覆的磁性球体的悬浮液，并向悬浮液施加振荡磁场，单个磁性球体在磁场作用下会组装成由两个单个磁性球体粘结在一起的纳米马达。

A nano motor and its preparation method

The invention is a nano motor and a preparation method, which simplifies the preparation process and can be driven by a magnetic field. The nanomometers are two glued spheres. The semi spherical surface of the sphere is evaporated with adhesive layer metal and magnetic metal. The adhesive layer metal is between the sphere and the magnetic metal, and the diameter of the nano motor is 500nm to 40 m. The preparation method comprises the steps of spreading in the sphere of clean glass plate, forming monolayer sphere; plating adhesion layer metal evaporation in monolayer sphere; deposition of magnetic metal in adhesion to metal plating layer; after the completion of the glass plate placed in culture dishes containing deionized water, and the environment in ultrasonic displacement the sound of a few minutes, get the magnetic ball half covered; absorb suspension containing magnetic spheres coated with semi container, and applying an oscillating magnetic field to the suspension, will be assembled into a single magnetic sphere composed of two single magnetic spheres bonded together in nano motor under magnetic field.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米马达及其制备方法
本专利技术属于纳米马达及其制备领域，更具体的说是一种纳米马达及其制备方法。
技术介绍
2016年诺贝尔化学奖颁给了研究世界最小机器的分子机器，这为研究微纳米尺度的微小机器推向了高潮。微纳米马达是一种能够将其他形式的能量转化为动能产生自主运动的微纳米器件。由于这种独特的性质，因此在药物输送、生物传感、微修复等方面有着许多引人瞩目的应用前景。自从2004年Paxton等人发现微纳米Au-Pt双金属棒以来，研究学者对于微纳米马达已经了解甚多。人们发现微纳米马达个体运动模式多达数十种，到目前为止，人们发现马达能量来源主要来源于两类：一类是以胶体颗粒表面粒子浓度梯度为代表的化学场，另一类是通过施加额外的超声场、热场、磁场等。化学驱动的微纳米马达一般具有比较快的速度，但是由于需要化学试剂和反应，这种微纳米马达在真正的生物医疗等领域面临巨大问题；外源驱动的微纳米马达以磁场驱动微纳米马达为代表，不仅不使用H2O2等化学试剂，同时还能够精确地控制马达的运动方向，所以目前微纳米马达较多通过外源磁场刺激马达，实现其自主运动。磁控微纳米马达到目前为止，根据其运动机理磁控马达可以分为三类：螺旋摆动型、螺旋推进型以及表面作用驱动型。通过比较可以发现，磁控螺旋摆动型和螺旋推进型微纳米马达一般通过电沉积或者微纳米加工等工艺加工完成，但一般工艺比较复杂。为了简化加工复杂性，Tierno等人根据类似的旋转的运动的思想，首次制备出的表面作用驱动型马达，相比较而言马达的制备工艺稍微简化，但其运动速度过慢。本专利提出了一种新型的纳米马达并且简化了纳米马达的制备工艺。专利技术内容本专利技术主要解决的技术问题是提供一种新型纳米马达及其制备方法，简化马达的制备工艺，可以通过磁场进行驱动。为解决上述技术问题，本专利技术一种纳米马达为两个粘结在一起的球体，所述球体的半个球面上蒸镀有粘附层金属和磁性金属，所述粘附层金属位于球体和磁性金属之间，所述球体均是蒸镀有粘附层金属和磁性金属的一面粘结在一起，所述纳米马达的直径为500nm～40μm。所述的粘附层金属10nm厚，所述的磁性金属为15nm厚。所述的粘附层金属为金属Cr或金属Ti，所述的磁性金属为磁性Ni、磁性Fe、磁性Co、Fe-Co合金、Fe-Ni合金、Co-Ni合金或者Fe-Co-Ni合金中的一种。所述的球体为PS球、SiO2球或PMMA球中的一种。纳米马达的制备方法包括：步骤1：将球体铺展在洁净的玻璃板上，形成单层膜球体；步骤2：在单层膜球体上蒸镀粘附层金属；步骤3：在粘附层金属上继续蒸镀磁性金属；步骤4：蒸镀完成后，将玻璃板置于含有去离子水的培养皿中，并移置超声波环境中超声数分钟，得到半包覆的磁性球体；步骤5：用容器吸取含有半包覆的磁性球体的悬浮液，并向悬浮液施加振荡磁场，单个磁性球体在磁场作用下会组装成由两个单个磁性球体粘结在一起的纳米马达，该纳米马达是蒸镀有粘附层和磁性层的一面粘结在一起。所述的粘附层金属为10nm厚，所述的磁性金属为15nm厚。所述的球体为PS球、SiO2球或PMMA球中的一种。所述的容器为毛细管、硅基衬底上的空腔、玻璃衬底上空腔或PDMS衬底上空腔中的一种。所述的振荡磁场的磁场强度为1～10mT所述的粘附层金属为金属Cr或金属Ti，所述的磁性金属为磁性Ni、磁性Fe、磁性Co、Fe-Co合金、Fe-Ni合金、Co-Ni合金或者Fe-Co-Ni合金中的一种。本专利技术一种新型纳米马达及其制备方法的有益效果为：1.提出了一种新的纳米马达，简化了纳米马达的制备工艺，克服了目前制备纳米马达的复杂的工艺技术或者昂贵的设备要求；2.可以通过振荡磁场驱动纳米马达产生运动，简化了磁场驱动纳米马达的驱动方式，采用单个电磁线圈便可控制纳米马达的运动。附图说明下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细的说明。图1为纳米马达制备过程示意图。图2为PS球蒸镀前的SEM图。图3为PS球蒸镀后的SEM图。图4为纳米马达驱动和控制装置的结构示意图。图5为纳米马达驱动装置的结构示意图。图6为纳米马达结构示意图。图7为控制纳米马达书写“HIT”的轨迹路线图。图中：容器1；电磁线圈2；功率放大器3；函数发生器4；四相自复位开关5。具体实施方式应理解，这些实施例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。具体实施方式一：下面结合图1-7说明本实施方式，本实施方式所述的一种纳米马达为两个粘结在一起的球体，所述球体的半个球面上蒸镀有粘附层金属和磁性金属，所述粘附层金属位于球体和磁性金属之间，所述球体均是蒸镀有粘附层金属和磁性金属的一面粘结在一起，所述纳米马达的直径为500nm～40μm。该纳米马达制备工艺较为简单，通过简单的装置可以实现对其精确的控制。所述的粘附层金属提高了磁性金属与球体的粘结性。所述的磁性金属起到了连接两个球体的作用。每个球体由于蒸镀磁性金属后受到地磁场磁化的作用形成单个磁铁，相互之间由于异性相吸而相互连接。纳米马达的直径的直径较小时，受到布朗运动影响较为严重；纳米马达的直径的直径较大，则重力较大，磁场无法驱动。经实验研究，纳米马达的直径为500nm～40μm时驱动和控制效果较好。具体实施方式二：下面结合图1-7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述的粘附层金属为10nm厚，所述的磁性金属为15nm厚。研究表明，粘附层金属厚度过薄，粘附作用减小；粘附层金属厚度过厚，影响球体的重量，从而影响马达的运动；磁性金属厚度过薄，磁场无法驱动纳米马达的运动；磁性金属过厚，纳米马达受到磁场作用较强而被拖动。粘附层金属厚度为10nm时，既不影响纳米马达的运动状态，同时起到粘附作用；磁性金属厚度可以为10nm～90nm，其中15nm效果较好。具体实施方式三：下面结合图1-7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，所述的粘附层金属为金属Cr或金属Ti，所述的磁性金属为磁性Ni、磁性Fe、磁性Co、Fe-Co合金、Fe-Ni合金、Co-Ni合金或者Fe-Co-Ni合金中的一种。金属Cr或金属Ti作为粘附层，其粘附效果较好。磁性Ni、磁性Fe、磁性Co、Fe-Co合金、Fe-Ni合金、Co-Ni合金或者Fe-Co-Ni合金为铁磁性材料，磁化之后球体的磁性不会消退。具体实施方式四：下面结合图1-7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述的球体为PS球、SiO2球或PMMA球中的一种。具体实施方式五：下面结合图1-7说明本实施方式，本实施方式所述纳米马达的制备方法包括：步骤1：将球体铺展在洁净的玻璃板上，形成单层膜球体；步骤2：在单层膜球体上蒸镀粘附层金属；步骤3：在粘附层金属上继续蒸镀磁性金属；步骤4：蒸镀完成后，将玻璃板置于含有去离子水的培养皿中，并移置超声波环境中超声数分钟，得到半包覆的磁性球体；步骤5：用容器吸取含有半包覆的磁性球体的悬浮液，并向悬浮液施加振荡磁场，单个磁性球体在磁场作用下会组装成由两个单个磁性球体粘结在一起的纳米马达，该纳米马达是蒸镀有粘附层和磁性层的一面粘结在一起具体实施方式六：下面结合图1-7说明本实施方式，本实施方式对实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米马达，其特征在于：该纳米马达为两个粘结在一起的球体，所述球体的半个球面上蒸镀有粘附层金属和磁性金属，所述粘附层金属位于球体和磁性金属之间，所述球体均是蒸镀有粘附层金属和磁性金属的一面粘结在一起，所述纳米马达的直径为500nm～40μm。

【技术特征摘要】
1.一种纳米马达，其特征在于：该纳米马达为两个粘结在一起的球体，所述球体的半个球面上蒸镀有粘附层金属和磁性金属，所述粘附层金属位于球体和磁性金属之间，所述球体均是蒸镀有粘附层金属和磁性金属的一面粘结在一起，所述纳米马达的直径为500nm～40μm。2.根据权利要求1所述的纳米马达，其特征在于：所述的粘附层金属为10nm厚，所述的磁性金属为15nm厚。3.根据权利要求1所述的纳米马达，其特征在于：所述的粘附层金属为金属Cr或金属Ti，所述的磁性金属为磁性Ni、磁性Fe、磁性Co、Fe-Co合金、Fe-Ni合金、Co-Ni合金或者Fe-Co-Ni合金中的一种。4.根据权利要求3所述的纳米马达，其特征在于：所述的球体为PS球、SiO2球或PMMA球中的一种。5.一种如权利要求1-4之一所述的纳米马达的制备方法，其特征在于：所述纳米马达的制备方法包括：步骤1：将球体铺展在洁净的玻璃板上，形成单层膜球体；步骤2：在单层膜球体上蒸镀粘附层金属；步骤3：在粘附层金属上继续蒸镀磁性金属；步骤4：蒸镀完成后，将玻璃板置于含有去离子水的培...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，张安宁，李隆球，李天龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44