一种精密操控和传递纳米线的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种精密操控和传递纳米线的装置及方法，涉及微纳制造技术领域。该装置包括飞秒脉冲光源、显微镜物镜、覆设有银膜的第一玻璃片、第二玻璃片、交流电源；该方法包括首先飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过显微镜物镜聚焦后照射在银膜上形成银膜间隙，其次交流电源与银膜间隙的两端连接，并在银膜间隙上滴入纳米线溶液使纳米线取向排列在银膜间隙的两端，然后反转第一玻璃片，再次发出的飞秒脉冲激光经过显微镜物镜聚焦后照射在第一玻璃片未覆设有纳米线的一面以使纳米线从第一玻璃片转移到第二玻璃片上。本发明专利技术结合介电泳技术和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移技术，实现简单、方便、快捷地精密操控和传递纳米线。

【技术实现步骤摘要】
一种精密操控和传递纳米线的装置及方法
本专利技术涉及微纳制造
，特别是涉及一种精密操控和传递纳米线的装置及方法。
技术介绍
当今，电子产品正向多功能、高密度、高可靠性以及绿色封装等方向特别是小型化(甚至是纳米尺寸)方向迅速发展；同时，连接件性能的要求越来越苛刻，需要纳米连接制造的结构件或元器件数量迅猛增多。随着纳米技术的快速发展，许多不同种类的纳米线被作为基本元器件来制造各种纳米器件。目前，金纳米线、银纳米线和铜纳米线等金属纳米线以及金属氧化物纳米线等半导体纳米线已经被广泛研究和应用于制造各种纳米器件，例如，单光子探测器、柔性可穿戴电子器件和传感器等等。在制造纳米器件过程中，操控传递和焊接纳米线是非常关键的。纳米操控和传递技术是其中的一个重要关键技术，它可以用来控制纳米级构件的组装，为下一步纳米焊接打下重要基础。所以精密操控和传递纳米线是非常重要的和有必要的，这样就有利于更好地制造各种纳米器件。虽然，目前已有报道利用介电泳技术来取向纳米线，但这只能粗略地控制纳米线。另外，也有报道利用激光诱导前向转移技术来传递材料，但是在动态释放层中使用的物质是金属薄膜、三氮烯、聚酰亚胺或氢化碳薄膜。当动态释放层足够厚(1μm-10μm)时，它们可以完全吸收激光能量，形成水泡；随着激光能量的不断吸收，这种水泡迅速膨胀并传递在它表面的材料。这项技术可以适用于一些敏感材料的传递，例如功能聚合物和分子材料、生物分子材料等，但是这种基于厚膜的激光诱导前向转移技术不适合于纳米线的传递，因为水泡膨胀时会使得纳米线弯曲变形。由上可知，已有的技术方法可以粗略的控制纳米线和传递一些固体材料，但不能到达精密操控和传递纳米线。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种精密操控和传递纳米线的装置及方法，该装置结构简单紧凑、成本低，该方法结合介电泳技术和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移技术来实现精密地操控和传递纳米线的目的。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种精密操控和传递纳米线的装置，包括：飞秒脉冲光源；显微镜物镜，用于将所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光进行聚焦；三维控制平移台；覆设有银膜的第一玻璃片和未覆设有银膜的第二玻璃片，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片均放置在所述三维控制平移台上，且当所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述银膜上，形成银膜间隙；其中，所述银膜是通过在沉积有氧化石墨烯的第一玻璃片上打印银纳米颗粒所形成的；以所述银膜间隙为分割线将所述银膜分割成两部分；交流电源，与所述银膜间隙的两端连接；纳米线，取向排列在所述银膜间隙的两端，并当所有的所述纳米线全部覆设在所述第一玻璃片上时，将所述第一玻璃片覆设有纳米线的一面朝向所述第二玻璃片，并通过所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述第一玻璃片未覆设有纳米线的一面，以使所述纳米线从所述第一玻璃片转移到所述第二玻璃片上。可选的，所述显微镜物镜的数值孔径为0.8，放大倍数为100倍。可选的，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片均为厚度是0.2mm-0.3mm的钢化玻璃。可选的，所述三维控制平移台包括第一三维控制平移台和第二三维控制平移台，且所述第一玻璃片放置在所述第一三维控制平移台上，所述第二玻璃片放置在所述第二三维控制平移台上。可选的，所述银膜的形状为镊子形。可选的，所述银膜的厚度范围为3μm-4μm。可选的，所述银膜间隙的宽度范围为2μm-4μm。一种精密操控和传递纳米线的方法，包括：在第一玻璃片上沉积一层氧化石墨烯，之后将银纳米颗粒打印在氧化石墨烯上面，形成银膜；将覆设有银膜的第一玻璃片放在第一三维控制平移台上，打开飞秒脉冲光源，并将所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过显微镜物镜聚焦后照射在所述银膜上，把所述银膜切开，形成银膜间隙；把交流电源接入到所述银膜间隙的两端，调整电压和频率参数，再把纳米线溶液滴入到所述银膜间隙上，通过介电泳力的作用使得滴在所述银膜间隙内的纳米线取向排列在所述银膜间隙的两端；将第二玻璃片放置在第二三维控制平移台上，调整所述第一玻璃片使所述第一玻璃片含有排列好纳米线的一面朝下，通过控制所述第一三维控制平移台和/或所述第二三维控制平移台使所述第一玻璃片含有排列好纳米线的一面朝向所述第二玻璃片；将所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述第一玻璃片未含有排列好纳米线的一面，然后调控所述飞秒脉冲光源的能量来控制氧化石墨烯产生的氧气气泡的压力，并在氧气气泡的压力作用下逐渐将所述纳米线挤出脱离所述第一玻璃片，并转移到所述第二玻璃片上。可选的，通过3D打印机将所述银纳米颗粒打印在氧化石墨烯上面，形成银膜。可选的，控制所述第一三维控制平移台和/或所述第二三维控制平移台使所述第一玻璃片含有排列好纳米线的一面与所述第二玻璃片之间的距离保持在100μm之内。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术结合介电泳技术和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移技术，实现精密操控和传递纳米线，与已有的技术相比，本专利技术能够简单、方便、快捷地精密操控和完整传递纳米线。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种精密操控和传递纳米线的装置结构示意图；图2为本专利技术实施例一种精密操控和传递纳米的方法流程示意图。其中，1：飞秒脉冲光源；2：显微镜物镜；3a：第一银膜；3b：第二银膜；4：纳米线；5：交流电源；6a：第一玻璃片；6b：第二玻璃片；7a：第一三维控制平移台；7b：第二三维控制平移台；8：氧化石墨烯；9：氧气气泡。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。氧化石墨烯分子中氧的重量约为28％，通过激光还原可将氧的重量降低到3％。在激光还原过程中，氧化石墨烯分子吸收激光能量后能够产生大量氧气，所以可以利用氧化石墨烯替代激光诱导前向转移技术中的动态释放层来精确控制气压，从而到达传递纳米线。因此，结合介电泳技术和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移技术是可以精密操控和传递纳米线的。基于此，本专利技术提供一种精密操控和传递纳米线的装置及方法，通过结合介电泳和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移，达到精密操控和传递纳米线。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1图1为本专利技术实施例一种精密操控和传递纳米线的装置结构示意图，如图1所示，该装置结合介电泳技术和基于氧化石墨烯作为动态释放层的激光诱导前向转移技术来精密操控和传递纳米线，该装置包括：飞秒脉冲光源1，用于产生高功率、脉宽比较窄的飞秒脉冲激光。本实施例选用美国Coheren本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密操控和传递纳米线的装置，其特征在于，包括：飞秒脉冲光源；显微镜物镜，用于将所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光进行聚焦；三维控制平移台；覆设有银膜的第一玻璃片和未覆设有银膜的第二玻璃片，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片均放置在所述三维控制平移台上，且当所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述银膜上，形成银膜间隙；其中，所述银膜是通过在沉积有氧化石墨烯的第一玻璃片上打印银纳米颗粒所形成的；以所述银膜间隙为分割线将所述银膜分割成两部分；交流电源，与所述银膜间隙的两端连接；纳米线，取向排列在所述银膜间隙的两端，并当所有的所述纳米线全部覆设在所述第一玻璃片上时，将所述第一玻璃片覆设有纳米线的一面朝向所述第二玻璃片，并通过所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述第一玻璃片未覆设有纳米线的一面，以使所述纳米线从所述第一玻璃片转移到所述第二玻璃片上。

【技术特征摘要】
1.一种精密操控和传递纳米线的装置，其特征在于，包括：飞秒脉冲光源；显微镜物镜，用于将所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光进行聚焦；三维控制平移台；覆设有银膜的第一玻璃片和未覆设有银膜的第二玻璃片，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片均放置在所述三维控制平移台上，且当所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述银膜上，形成银膜间隙；其中，所述银膜是通过在沉积有氧化石墨烯的第一玻璃片上打印银纳米颗粒所形成的；以所述银膜间隙为分割线将所述银膜分割成两部分；交流电源，与所述银膜间隙的两端连接；纳米线，取向排列在所述银膜间隙的两端，并当所有的所述纳米线全部覆设在所述第一玻璃片上时，将所述第一玻璃片覆设有纳米线的一面朝向所述第二玻璃片，并通过所述飞秒脉冲光源发出的飞秒脉冲激光经过所述显微镜物镜聚焦后照射在所述第一玻璃片未覆设有纳米线的一面，以使所述纳米线从所述第一玻璃片转移到所述第二玻璃片上。2.根据权利要求1所述的一种精密操控和传递纳米线的装置，其特征在于，所述显微镜物镜的数值孔径为0.8，放大倍数为100倍。3.根据权利要求1所述的一种精密操控和传递纳米线的装置，其特征在于，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片均为厚度是0.2mm-0.3mm的钢化玻璃。4.根据权利要求1所述的一种精密操控和传递纳米线的装置，其特征在于，所述三维控制平移台包括第一三维控制平移台和第二三维控制平移台，且所述第一玻璃片放置在所述第一三维控制平移台上，所述第二玻璃片放置在所述第二三维控制平移台上。5.根据权利要求1所述的一种精密操控和传递纳米线的装置，其特征在于，所述银膜的形状为镊子形。6.根据权利要求1所述的一种精密操控和传递纳米线的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓杨保，邓曙光，文兵，张光富，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43