[发明专利]一种液态金属材料基因编辑方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，更具体涉及一种液态金属材料基因编辑方法。

背景技术

基因是一个生物学术语，指的是是具有遗传效应的DNA片段，它决定了生命的基本构造和性能，储存着生命的种族、血型、生长、凋亡的信息。生物体的生、老、病、死等都与基因有关。因此，基因具有物质性和信息性双重属性。近年来，随着材料科学的发展，人们通过比拟生物世界的基因，对应提出了材料基因组的问题，其目的是旨在通过不同元素的配对和组合实现新功能材料。这其中，不同元素、组份等都制约了目标材料的特性。

在生物界，最新出现的基因编辑如CRISPR/Cas是指对DNA目标序列进行编辑的操作方法，可以实现对目标基因进行敲除，或是把外源基因敲入到指定位点，也可以利用转录因子在转录水平上对目标基因的表达水平进行调控，基因编辑技术是研究并利用基因功能的有效手段。CRISPR/Cas技术的发现来源于对细菌自身防御功能的研究，现已成为一种最理想的基因编辑工具。然而，对于非生命体的材料而言，迄今尚未有对应的基因编辑技术被提出，因而在实现特殊功能材料方面仍缺乏相应的技术手段，特别是在液态金属这一新兴领域更是如此。

受生物界基因编辑得启发，我们可以对液态金属这一功能材料进行类似基因编辑的操作，在液态金属基体中嵌入新的原子，从而改变液态金属的导电、导热、氧化、腐蚀、流变等性质。离子注入法是目前研究较多的嵌入技术，它是在真空系统中通过高电压把掺杂剂的离子注入到目标区域，进而显著改变材料表层的物理化学性能的一种方法。常用的注入原子有：碳、氮、氧、硼、氦、磷、铁、铝、锌、钴、锡、镍等，原则上可以是元素周期表上的任何元素，被注入的材料通常为固态，注入深度为1微米以下，等离子体浸没离子注入(Plasma immersion ion implantation,PIII)是目前常用的一种离子注入技术。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是如何对液态金属进行改性，本发明提供一种液态金属材料基因编辑方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液态金属材料基因编辑方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：选取液态金属，将液态金属置于真空腔室中的样品台上，给真空腔室抽真空，真空度为5×10^-4Pa以下，加热液态金属使之融化，继续加热使融化的液态金属保持在固定温度下，并维持静止状态；

步骤二：启动旋转混匀器，控制样品台旋转或摇摆，带动熔融的液态金属转动或流动；

步骤三：选取产生离子束所需金属或非金属，并将其放入离子注入系统中，启动离子注入系统，由离子注入系统产生金属或非金属离子束，并将其引入真空腔室，由离子束向液态金属表面上的目标区域注入离子。

优选地，所述的液态金属为熔点低于300℃的低熔点金属。

优选地，所述的低熔点金属为为铟、铋、镓、铟基合金、铋基合金、镓基合金的一种或几种。

优选地，在步骤二中，所述的旋转混匀器的构成包括电机、转轴、偏心轴承、样品固定板。

优选地，在步骤三中，所述的金属或非金属为元素周期表中的任何金属元素或其合金和/或任何非金属元素或其化合物。

优选地，所述的金属或非金属为铁、铜、钛、镓、铁合金、铜合金、钛合金、氮、甲烷的一种或几种。

优选地，在步骤三中，所述的离子注入系统可为型号EHP220离子注入系统，生产厂家为Varian公司。

优选地，操作所述的离子注入系统的参数为：离子能量为10-200KeV，到靶束流为0.1-10mA，真空度为5×10^-4-3×10^-5Pa。

本发明还提供了所述液态金属材料基因编辑方法所制得的基因编辑液态金属材料。

(三)有益效果

本发明提供了材料基因编辑的技术思想和途径，可由此精细调控目标材料的物理化学特性。本发明拓展了液态金属的研究范围，可以在原子层面上通过金属、非金属甚至是气体原子的掺入对液态金属电学、热学、流变、氧化等性能的调控，以及研究液态金属原子或原子团簇与外来原子的相互作用。有助于拓展液态金属的应用领域，例如，可以将改性后不易氧化的镓基合金用作制冷工质。低熔点金属的液态改性相对于高熔点金属(如1000℃以上)来说更易实现，且可对高熔点金属的性能研究提供参考。

附图说明