[发明专利]一种纳米探针的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米探针的制备方法，包括步骤：1)将金属纳米粒子溶液与含有金属离子的金属化合物溶液加入到氨基乙酸‑氢氧化钠溶液中进行反应，混合均匀后，在设定温度下，反应一段时间后，冷却至室温，用去离子水洗涤数次，得到预设浓度的金属纳米粒子溶液；2)首先将表面活性剂P123、1M氢氯酸和乙醇混合，再加入四氯化硅搅拌成为溶液，将溶液倒入蒸发皿中，静置，得到半固态硅酸混合溶液；将步骤1)中配置好的金属纳米粒子溶液加入2)形成的半固态硅酸混合溶液中得到混合溶液，将AFM探针浸入混合溶液一段时间后取出得到金属纳米探针。本发明制备出来的探针尖端小球为纳米尺度，适合纳米尺度的各种测量应用。

技术领域

本发明属于纳米制造测量技术领域，具体涉及一种纳米探针的制备方法。

背景技术

纳米技术作为当今世界科学发展的一个新兴领域，其核心是纳米加工技术。纳米加工技术水平的提高将对航空航天、微纳传感、生命科学、集成电路等技术领域产生巨大的影响。而纳米加工技术离不开纳米制造与测量，纳米制造与测量用来保证加工的精度，其精度往往至少要高于加工一个数量级，否则纳米加工将无标准可遵循。可见纳米制造与测量在纳米加工将在纳米技术的发展中占有极其重要的地位。近年来，随着原子力显微镜(AFM)技术的发展和应用，使得纳米尺度下的实验研究得到更为精确的实验数据成为可能。近年来发展起来的AFM胶体探针技术，即通过测量电解质溶液中胶体探针受到带电表面的作用力，获得表面电势和表面电荷密度。所谓胶体探针技术是指将一个微米尺寸的微球粘结到AFM的探针悬臂梁末端作为传感器，实现界面相互作用力的测量。AFM胶体探针技术是在纳米尺度测量静电作用探索表面电荷影响的有效手段。但是胶体探针尺寸在1-10微米，测试精度有限，缺乏在纳米尺度的测量。与此同时，胶体探针是通过胶水粘贴，本身粘贴位置就很难把控影响精确度，同时遇到高温或液体常常容易脱落。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种纳米探针的制备方法。

本发明采用如下技术方案来实现：

一种纳米探针的制备方法，该方法通过在AFM显微镜探针的尖端附着金属纳米粒子得到纳米探针，具体包括以下实现步骤：

1)制备金属纳米粒子溶液

将金属纳米粒子溶液与含有金属离子的金属化合物溶液加入到氨基乙酸-氢氧化钠溶液中进行反应，混合均匀后，在设定温度下，反应一段时间后，冷却至室温，用去离子水洗涤数次，得到预设浓度的金属纳米粒子溶液；

2)在AFM探针尖端组装金属纳米粒子

首先将表面活性剂P123、1M氢氯酸和乙醇混合，再加入四氯化硅搅拌成为溶液，将溶液倒入蒸发皿中，静置，得到半固态硅酸混合溶液；将步骤1)中配置好的金属纳米粒子溶液加入2)形成的半固态硅酸混合溶液中得到混合溶液，将AFM探针浸入混合溶液一段时间后取出得到金属纳米探针。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，金属纳米粒子溶液的浓度为120-150pM，选择银纳米粒子或金纳米粒子。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，金属粒子类型选择重金属粒子中的铜、铅、锌、铁、钴和镍的一中，浓度为3-5μM。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，氨基乙酸-氢氧化钠的浓度为3-5mM。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，金属纳米粒子溶液、金属离子溶液以及氨基乙酸-氢氧化钠溶液的体积比为(3-5):(1-1.5):(1-1.5)。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，反应温度为160-200℃，反应时间为5-10h。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，表面活性剂P123、1M氢氯酸和乙醇的体积比为1:(0.2-0.5):(2-5)：(0.5-1.5)。