金刚石纳米针结构及其制备方法与应用技术

一种金刚石纳米针结构包括金刚石基体层和在所述金刚石基体层表面上延伸出的若干金刚石纳米针，相邻所述金刚石纳米针彼此间隔，在所述金刚石纳米针表层中还分布有色心结构。一种金刚石纳米针结构制备方法包括对金刚石膜层刻蚀形成金刚石纳米针、在金刚石纳米针表面生长delta‑掺杂层和对delta‑掺杂层进行电子束辐照和退火处理的步骤。一种金刚石纳米针结构用于制备向细胞内递送物质的装置。

Structure, preparation and application of diamond nanoneedles

A diamond nanoneedle structure comprises a diamond matrix layer and a number of diamond nanoneedles extending on the surface of the diamond matrix layer. The adjacent diamond nanoneedles are spaced apart from each other, and a colored center structure is also distributed in the surface layer of the diamond nanoneedle. The preparation method of a diamond nanoneedle structure includes the steps of etching diamond film layer to form diamond nanoneedles, growing delta doping layer on the surface of diamond nanoneedles, and conducting electron beam irradiation and annealing treatment on Delta doping layer. A diamond nanoneedle structure is used to prepare a device for delivering substances to cells.

【技术实现步骤摘要】
金刚石纳米针结构及其制备方法与应用
本专利技术属于生物材料
，具体的是涉及一种金刚石纳米针结构及其制备方法与应用。
技术介绍
金刚石材料基于优异的物理、化学性能和生物相容性，以及纳米金刚石的荧光特性和表面基团的可修饰性，进而使纳米结构金刚石材料在生物医药领域的应用获得了广泛的关注。作为一种优良的生物相容性材料，金刚石中的色心如氮-空位(NV)是由金刚石中替位氮原子(N)和邻位的碳空位(V)组成的复合结构，表现出超高的光稳定性和热稳定性，其荧光不受尺寸、表面修饰的影响。然而，NV色心对磁场、温度、应力、电场等物理量异常敏感，及室温下具有长的相干和弛豫时间，因此常被用于这些物理量参数的高灵敏度测量。基于以上优点，金刚石NV纳米材料成为细胞的荧光标记、三维追踪、生物成像和生物传感的理想荧光探针。然而，高质量NV色心的制备仅存在于金刚石纳米颗粒和高质量单晶金刚石片中，极大的限制了其应用范围。除了纳米尺寸的金刚石颗粒，最近垂直排布的金刚石纳米针阵列被应用于高效的细胞内传输和探测。相对于化学和生物的方法来实现这一目标，金刚石纳米针在细胞传输中显示出明显的优势，具有通用、操作简单、高效、成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石纳米针结构，包括金刚石基体层和在所述金刚石基体层表面上延伸出的若干金刚石纳米针，其特征在于：相邻所述金刚石纳米针彼此间隔，且所述金刚石纳米针垂直于所述金刚石基体层表面，在所述金刚石纳米针表层中还分布有色心结构。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石纳米针结构，包括金刚石基体层和在所述金刚石基体层表面上延伸出的若干金刚石纳米针，其特征在于：相邻所述金刚石纳米针彼此间隔，且所述金刚石纳米针垂直于所述金刚石基体层表面，在所述金刚石纳米针表层中还分布有色心结构。2.根据权利要求1所述的金刚石纳米针结构，其特征在于：所述色心结构在所述金刚石纳米针表层分布的密度为1-5000个/针；和/或所述色心结构距所述金刚石纳米针表面的距离小于或等于100nm；和/或所述色心结构为N、Si、P、B中的至少一种掺杂形成的色心结构。3.根据权利要求1或2所述的金刚石纳米针结构，其特征在于：所述金刚石纳米针的直径为100-2000nm，高度为2-10μm；或纵宽比为10-70。4.一种金刚石纳米针结构的制备方法，包括如下步骤：对金刚石膜层进行刻蚀处理，刻蚀形成若干金刚石纳米针，所述金刚石纳米针彼此间隔；在所述金刚石纳米针表面依次生长第一纯金刚石层、delta-掺杂层和第二纯金刚石层；将生长有所述delta-掺杂层的所述金刚石纳米针进行电子束辐照处理后于保护性气氛中进行退火处理。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：生长所述第一纯金刚石层、所述第二纯金刚石层、所述delta-掺杂层采用CVD法沉积形成，其中，生长所述delta-掺杂层的条件为：基础真空>10-6Pa，衬底温度600～900℃，金刚石碳源气体/氢气/掺杂元素气体的混合气体总流量：200～2000sccm，所述金刚石碳源气体的体积百分数0.01～0.5％，所述氢气体积百分数80～99％，所述掺杂元素和碳元素质量比例为1％～20％，气压：20～40Torr，微波功率：500～1200W，沉积时间5～30分钟；生长所述第一纯金刚石层和/或所述第二纯金刚石层的条件为：基础真空>10-6Pa，衬底温度600～900℃，金刚石碳源气体/氢气的混合气总流量：200～2000sccm，其中金刚石碳源气体的体积百分数0.01～0.5％，氢气体积百分数99.5～99.9％，气压：20～40Torr，微波功率：500～1200W，沉积时间2-20小时。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述掺杂元素为N、Si、P、B中的至少一种。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述N掺杂元素为15N；所述Si掺杂元素的S...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，唐永炳，张文军，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44