[发明专利]纳米电极对中电极间距的精密调控方法

权利要求书

1.纳米电极对中电极间距的精密调控方法，其特征在于包括以下步骤：

1)利用非稳定连接的MCBJ技术确定待测单原子/分子电导；

2)采用PID控制方案对纳米电极对间距实施稳定调控，实现电极对间单个金属原子点接触/分子结的稳定连接。

2.如权利要求1所述纳米电极对中电极间距的精密调控方法，其特征在于在步骤1)中，所述利用非稳定连接的MCBJ技术确定待测单原子/分子电导的具体方法为：首先，制备具有悬空切口金属线结构的芯片，将芯片置于三点受力的机械可控裂结装置中，通过芯片中间底部的压电陶瓷上下移动的机械力，反复地将基底上的金属细丝拉开和愈合，当金属细丝被拉开时，形成原子级尖端的纳米电极对；当电极对处于适当的间距时，金属原子点接触或溶液中的目标分子会通过锚定基团与金属电极的相互作用，使电极与分子相连成结，构筑金属/分子/金属结，实现分子与外界测量回路的相连，能测量目标金属原子或分子的电学性质；然后，通过对监测所得电学信号进行统计分析可得到较准确的原子/分子电导。

3.如权利要求1所述纳米电极对中电极间距的精密调控方法，其特征在于在步骤1)中，在步骤2)中，所述采用PID控制方案对纳米电极对间距实施稳定调控，实现电极对间单个金属原子点接触/分子结的稳定连接的具体方法为：将目标原子/分子的电导作为设定值，以电极对间的实时电导信号作为反馈信号，利用PID控制算法对压电陶瓷进行调控，控制压电陶瓷上下移动，使电极对两端保持在一定的距离，保证所测量到的电导值稳定在目标原子/分子的电导值上；进行PID控制时，首先利用电导测量装置对MCBJ电极对两端的实时电导信号G(t)进行测量，获得测量信号G_m(t)，反馈至控制器，控制器实时计算该测量信号与第一步中获得的单原子点接触/分子结稳定连接时的电导值G_r之差，得到控制误差信号e(t)然后根据如下增量PID控制公式确定输出信号u(t)；

u(t)＝u(t-1)+K_p[e(t)-e(t-1)]+K_ie(t)+K_d[e(t)-2e(t-1)+e(t-2)]

其中，K_p,K_i,K_d分别为比例、积分和微分项系数，控制信号u(t)以电压形式输出，直接作用于MCBJ系统中的压电陶瓷，控制压电陶瓷上下移动的方向与距离，以此实现对纳米电极对间距的调控。