[发明专利]溶液体系下动态模式纳米刻蚀技术制造纳米图形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造纳米图形的方法，特别是涉及一种溶液体系下动态模式纳米刻蚀技术制造纳米图形的方法。本发明属于微观科学领域。

背景技术

时至今日，纳米科学技术发展十分迅速，作为纳米科学技术之一的纳米操纵技术的发展给我们创造了新的机遇来完成原来技术所不可能实现的工作。“蘸笔”纳米刻蚀技术的发明使我们能够通过原子力显微镜操纵原子力显微镜针尖，将蘸在针尖上的物质沉积到物体表面，制造出纳米或者微米图形。利用现有的“蘸笔”纳米刻蚀技术(DPN)通常只能实现在空气下将生物大分子制作纳米级图形的目的。然而，空气下生物大分子很可能会变性从而丧失其生物活性，因此在溶液环境下在材料表面上通过“蘸笔”纳米刻蚀技术制造纳米或者微米图形显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溶液下动态模式“蘸笔”纳米刻蚀方法，弥补现有技术的不足，实现在溶液下将生物分子在物体表面上制作微米图形的目标。

为了将DPN技术应用到能保持生物大分子生物活性的溶液环境下，在此介绍采用DPN技术在溶液下对丝素蛋白在云母表面上微米水平的定位刻蚀。

本发明提供一种溶液体系下动态模式纳米刻蚀技术制造纳米图形的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在溶液体系下对基底表面进行扫描成像，检测基底表面平整，无杂质，选定所需要的区域，其中成像溶液的使用量为100-150μL；

第二步：将稀释好的丝素蛋白溶液加入到成像溶液中，用原子力显微镜针尖进行连续轻敲模式扫描成像，将蘸在针尖上的丝素蛋白纳米刻蚀到基底上，实现微米图形的制造；

第三步：仍然用此针尖对所制造的微米图形进行再次扫描成像，检查所制造的图形。

所述原子力显微镜探针的针尖材质为硅，或氮化硅。

所述成像溶液为水，或PBS缓冲液。

所述丝素蛋白溶液最终浓度为0.006％。

所述第二步操作可再次对不同区域进行连续扫描成像，通过调整X轴或Y轴的参数，转换到另外一处位置，进行连续的扫描成像，不断的转换X轴或Y轴的参数，进行微米图形的制造。

所述连续扫描成像的速率在0.1～2.0Hz。

环境温度控制在20-30℃。

本方法弥补了现有技术的不足，可以实现在溶液下将生物大分子在物体表面上制备微米图形。

附图说明

图1为本发明中溶液下动态模型纳米刻蚀技术(DPN)示意图。

图2为本发明实施例1中制备的在云母基底表面上制造的微米正方形。

图3为本发明实施例2中制备的在云母基底表面上制造的微米正方形台阶。

具体实施方式

实施例1

在120μL超纯水溶液体系下对云母基底表面进行轻敲模式扫描成像，检测基底表面平整，无杂质，选定所需要的区域10×10μm，然后加入丝素蛋白溶液使丝素蛋白溶液最终浓度为0.006％，立刻仍然用此原子力显微镜针尖在5×5μm进行连续轻敲模式扫描成像，将蘸在针尖上的丝素蛋白纳米刻蚀到5×5μm区域上，最后对原来选定的区域10×10μm用此针尖进行轻敲模式扫描成像，检查所获得的微米图形，在此条件下得到的微米图形如图2所示。

本实验所得到的结果是在Multimode Nanoscope III(VEECO/Bruker，Inc.，Santa Barbara，CA，USA)上完成，扫描管为E型。AFM所用的探针为VEECO公司的NP氮化硅探针(弹性系数为0.58N/m)。本实验成像和操纵时温度控制在25℃左右。

实施例2

在120μL超纯水溶液体系下对云母基底表面进行轻敲模式扫描成像，检测基底表面平整，无杂质，选定所需要的区域10×10μm，然后加入丝素蛋白溶液使丝素蛋白溶液最终浓度为0.006％，立刻仍然用此原子力显微镜针尖在2×2μm(X offset和Y offset都设置为1μm)进行连续轻敲模式扫描成像，将蘸在针尖上的丝素蛋白纳米刻蚀到2×2μm区域上，然后对选定的区域5×5μm用此针尖进行轻敲模式扫描成像，检查所获得的微米图形。然后将X offset和Y offset分别设置为-1μm和1μm，进行连续轻敲模式扫描成像，将蘸在针尖上的丝素蛋白纳米刻蚀到2×2μm区域上，最后对选定的区域10×10μm用此针尖进行轻敲模式扫描成像，检查所获得的微米图形，在此条件下得到的微米图形如图3所示。