[发明专利]一种复杂构型纳米马达的制备方法

说明书

本发明公开了一种复杂构型纳米马达的制备方法，属于纳米技术领域，运用超声作为辅助制备手段，驱动板振动引起液体的流动，在特定的阵列结构附近产生局部流场，捕获附近的球体，围绕阵列结构进行装配，所制备的纳米马达的结构主要取决于微尺度阵列结构，阵列结构采用光刻技术加工，具有精准度高、加工便捷和结构稳定的特点，并且可以根据纳米球体材质和工作模式的要求，开展定制化设计。

技术领域

本发明属于纳米技术领域，尤其涉及一种复杂构型纳米马达的制备方法。

背景技术

纳米马达是指能够将化学能、光能、声能或其他形式的能量转化为机械运动并完成复杂任务的纳米系统, 通常也被称为纳米机器人。它与传统上的处于热力学平衡态、只做布朗运动的胶体颗粒有本质区别。它们的运动和相互作用可比拟于自然界中的细胞或细菌, 因而被认为是一类新型的仿生智能材料而获得广泛的关注。近年来, 纳米马达已逐渐成为纳米技术等相关领域中的研究热点和难点之一。初步研究表明，纳米马达的研究将有望在靶向治疗、细胞的捕获与分离、药物递送、环境净化以及纳米印刷术等领域取得革命性的突破。

在微观尺度尤其是纳米尺度下，一些适用的物理规律会发生改变，为克服低雷诺数领域里巨大的黏滞阻力和小尺寸下具有支配地位的布朗运动, 需要用其他的机理来实现运动。其驱动的能源主要来自外界，可分为化学驱动和非化学驱动两类，化学驱动主要依赖于化学反应, 并且往往需要催化剂（如铂）和化学燃料(如H₂O₂)的参与,而非化学驱动主要借助外界的电场、超声场、磁场以及光照等来提供能量。

目前纳米马达的常见形态主要包括阴阳型(Janus)球形粒子、纳米管、纳米线以及纳米棒等结构。为满足日趋复杂的功能需求，需要研制复杂构型纳米马达。但由于现有制备技术难度以及驱动机理的限制，纳米马达的形态局限于球型和线型，难以大批量生产复杂构型纳米马达。随着超声的不断发展与运用，极大地拓展了纳米颗粒的运动模式，为构筑复杂构型纳米马达提供了一种思路，因此，开展纳米马达超声辅助自下而上制备技术的研究具有显著的现实意义和实用价值。

检索现有的纳米马达制备方法专利可知，申请日为2016年12月18日，申请号为201611173321.7的专利公开了一种微纳米马达及其制备方法，其特点是运用动态阴影沉积技术设计出不同结构的纳米棒，纳米棒的大小、间隔、密度、形状可以调节，且对制备纳米棒的材料几乎没有限制。但是该类型制备方法难以制备中空形纳米马达，无法搭载大批量的药物，运载能力较差。申请日为2017年11月27日，申请号为201711210007.6的专利公开了一种用于自驱动的聚氨基酸微纳米马达的制备方法，该方法基于模板电聚合法，制备简单，且所制备的纳米马达具有生物相容性好，生物降解性高等特点，但该方法仅适用于制备以聚氨基酸为材料的纳米马达，且其结构较为简单，多为线型。综上所述，设计并制备复杂构型纳米马达，选择稳定性高的作动方式，成为提高纳米马达实用性的关键技术。

发明内容

本发明提供了一种复杂构型纳米马达的制备方法，采用声波振动作为操控球体运动并装配的手段，通过调节声场的分布和强弱，可以改变球体的装配方式，形成多种复杂构型纳米马达，无需化学燃料，并且对于球体的材料没有特殊的要求。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种复杂构型纳米马达的制备方法，包括以下步骤：

(1)以驱动板作为基板，将光刻胶在驱动板上进行匀胶处理，运用光刻技术进行微尺度阵列结构的加工，在驱动板的一端粘结换能器，得到声操控平台；

(2)将含有纳米球体的悬浮液铺展在步骤(1)得到的声操控平台上，形成单层的球体结构；

(3)引入超声场，纳米球体在声流作用下被所述微尺度阵列结构捕获并围绕着所述微尺度阵列结构进行装配，形成特定的复杂结构体；

(4)静置至悬浮液蒸发后，在步骤(3)形成的复杂结构体上磁控溅射分子膜；