[发明专利]一种基于激光诱导空化的纳尺度薄膜孔制备装置及其方法

权利要求书

1.一种基于激光诱导空化的纳尺度薄膜孔制备装置，其特征在于：包括高精度移动平台（1），高精度移动平台（1）上设有大容器（2），所述大容器（2）内设置有悬空的载物支架平台（4），载物支架平台（4）上安装有上部开口的小容器（5），所述小容器（5）的底部和载物支架平台（4）均开设有孔，小容器（5）的底面与载物支架平台（4）贴合，小容器（5）的孔与载物支架平台（4）的孔处于贯通状态，小容器（5）的孔与载物支架平台（4）的孔内嵌有橡胶垫圈（8），所述橡胶垫圈（8）的中心也开设有孔，橡胶垫圈（8）的孔内设有二维材料薄膜芯片（9），所述二维材料薄膜芯片（9）上可产生空化泡（10）；所述小容器（5）的开口覆盖有高透玻璃（7），高透玻璃（7）上部具有透镜组（12）和激光发射器，激光发射器射出激光束（11），激光束（11）穿过透镜组（12）聚焦于二维材料薄膜芯片（9）；所述大容器（2）内盛有高浓度盐溶液（3），大容器（2）内的高浓度盐溶液（3）漫过二维材料薄膜芯片（9）的高度，所述小容器（5）内盛有低浓度盐溶液（6）；所述高浓度盐溶液（3）内设有正电极, 低浓度盐溶液（6）内设置有负电极，正电极与负电极之间具有线路，线路上具有膜片钳电流放大器（13）和电源（14）。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光诱导空化的纳尺度薄膜孔制备装置，其特征在于：所述二维材料薄膜芯片（9）采用SiN_x薄膜、石墨烯薄膜或MoS₂薄。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光诱导空化的纳尺度薄膜孔制备装置，其特征在于：所述高浓度盐溶液（3）为1M KCl溶液，所述低浓度盐溶液（6）为0.1M KCl溶液。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光诱导空化的纳尺度薄膜孔制备装置，其特征在于：所述低浓度盐溶液（6）的液面高度紧贴高透玻璃（7）。

5.一种基于激光诱导空化的纳尺度薄膜孔制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：打开电源（14），通过正电极和负电极向溶液中施加电压，同时利用膜片钳电流放大器检测导通电流；

步骤二：将激光发射器发出的激光束（11）分别通过透镜组（12）和高透玻璃（7）聚焦在二维材料薄膜芯片（9）上，诱导空化泡（10）形成并不断生长；

步骤三：当空化泡（10）生长到一定程度时，发生溃灭，从而产生辐射冲击波和高速微射流；

步骤四：产生的辐射冲击波和高速微射流不断冲击二维材料薄膜芯片（9），使二维材料薄膜芯片（9）被破坏产生纳米孔；

步骤五：由于二维材料薄膜芯片（9）上产生的纳米孔，使高浓度盐溶液（3）与低浓度溶液（6）之间通过纳米孔导通，产生离子电流，膜片钳电流放大器检测到电流变大，即判断孔已生成，激光发射器停止发射激光束（11）；

步骤六：将二维材料薄膜芯片（9）取出，即可得到制有纳米孔的芯片。

6.根据权利要求5所述的一种基于激光诱导空化的纳尺度薄膜孔制备方法，其特征在于：在完成步骤五后，控制高精度移动平台（1）移动到合适的位置，再次进行步骤二至步骤五可在二维材料薄膜芯片（9）的其他位置制备另一个纳米孔，重复以上过程，可在短时间内得到阵列纳米孔。