專利名稱:一種激光近場光鑷與afm探針相復合的納米操作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于近場光學和納米操作領域，特別涉及一種激光近場光鑷與AFM探針相 復合的納米操作方法。
背景技術：
自從1990年美國圣荷塞IBM公司的Almaden研究中心的D.Eigler等人首次實現(xiàn) 原子搬遷以來，納米操作開始引起學者的關注。納米操作是指通過外力施加和傳感反饋實 現(xiàn)對納米尺度的物體推拉、定位、剪切等操作。近幾年來納米結構節(jié)點的導電連接，以及納 米電子器件和外電路的鏈接封裝使精確的納米操作技術越來越重要。目前納米操作技術得 到各發(fā)達國家的高度重視并已獲得了一定的進展，借助于納米操作技術，人們可以隨意加 工和組裝出三維MEMS元件、操作微小生物對象、或是移動微機器人系統(tǒng)。 現(xiàn)有的納米操作裝置一般采用掃描探針顯微鏡(SPM)和激光光鑷。以STM為核心 的納米操作系統(tǒng)主要用于原子和分子的操作，以AFM為核心的納米操作系統(tǒng)則可對平面上 納米對象進行機械操作，如操作納米粒子、碳納米管，進行納米壓印等，也可以對生物對象 進行操作。由于AFM可在各種環(huán)境中成像，因此這種系統(tǒng)在納米科技研究中具有廣泛的應 用。雖然基于SPM的納米操作系統(tǒng)構建相對容易，但單探針只能完成簡單的二維操作，極大 地限制了其柔性工作能力?；诩す夤忤嚨募{米操作系統(tǒng)具有非接觸、無損傷地操作微納 尺度粒子的特性。傳統(tǒng)光鑷利用光與物質相互作用表現(xiàn)出的動量傳遞力學效應而形成的三 維梯度光學勢阱來捕獲微粒，目前已有成熟的理論與實驗基礎，在生物學和表面科學等領 域得到了廣泛的應用，但由于受到光學衍射極限的限制，傳統(tǒng)光鑷都不能捕獲更小的微粒。 最近發(fā)展起來的近場光鑷突破衍射極限，利用探針尖附近隱失場形成的局域增強 場所產(chǎn)生的強梯度力能實現(xiàn)對幾十納米至幾納米微粒的捕獲。光纖探針型近場光鑷借助外 界輔助克服外界干擾力(如重力和布朗運動力)可實現(xiàn)樣品微粒的穩(wěn)定操作，當利用多個 近場探針對樣品施以不同的梯度力時，更可實現(xiàn)復雜的納米操作。該方法比傳統(tǒng)光鑷更加 靈活，光纖探針深人樣品池中增大了粒子的操作范圍，操作精度也從微米級發(fā)展至納米級， 但目前該方法還僅限于理論上的數(shù)值模擬研究，近場光纖探針極低的通光效率阻礙了其發(fā) 展，偏弱的隱失場導致近場光鑷在液體中操作起來很困難，更難以在真空或空氣中有選擇 性地捕獲納米粒子。此外，近場光鑷對單個納米微粒的觀測和定位目前主要是通過測量散 射光的強弱變化來判斷粒子是否被捕獲，這種方法往往只能對一群納米粒子的狀況加以判 斷，并不適合對單個納米粒子進行觀測和定位。因為無法直接觀察，尋找并直接定位納米粒 子就比較困難，因此要想實現(xiàn)近場光鑷對單個納米粒子的操作，就必須解決單個納米粒子 的精確觀測與定位問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服近場光鑷和AFM操作系統(tǒng)的不足，集成近場光鑷與AFM 操作系統(tǒng)各自優(yōu)點，提出一種激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法，運用該方
4法對納米微粒進行有效、精確的操作與觀測，使之既具有足夠高的分辨率又能實現(xiàn)高效靈 活的操作。
本發(fā)明提出的激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作系統(tǒng)的結構包括光纖 探針型近場光鑷和AFM系統(tǒng)光纖探針型近場光鑷包括激光器、半波片、偏振光束分路器、 光束分路器、發(fā)射光功率檢測焦耳計、物鏡和光纖耦合器、激光器使用光纖、XYZ三維操作臺 及間距測控器；AFM系統(tǒng)包括粗調系統(tǒng)、掃描微進給系統(tǒng)、帶顯示器的主機、控制電路、壓電 陶瓷掃描管、樣品室、探頭、半導體激光器、調準鏡及四象限位置檢測器。該納米操作方法利 用AFM系統(tǒng)樣品室與外部的接口將光纖探針型近場光鑷引入樣品室后，借助三維調整臺對 光纖激光束入射至AFM針尖的角度進行校正調整，之后通過計算機程序控制壓電陶瓷掃描 管使樣品室在平面X軸和Y軸方向上移動，調整AFM探針并使光纖探針隨之作同步移動進 行操作，同時利用AFM系統(tǒng)的微機信號處理和顯示系統(tǒng)對操作過程進行實時監(jiān)控。 本發(fā)明提出的激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法要實現(xiàn)近場梯度 力形成、納米操作和實時監(jiān)控與觀測三部分功能，能用于活體生物微粒的捕獲或納米微粒 的操作與組裝。因為激光與多個近場探針相互作用后會產(chǎn)生近場局域耦合增強光場，因此 本發(fā)明提出的復合納米操作方法不僅能實現(xiàn)納米微粒的捕獲和轉移交接，還可對捕獲微粒 進行旋轉、翻轉等空間狀態(tài)的調節(jié)，利用AFM系統(tǒng)的納米級分辨率可實現(xiàn)納米操作過程的 精確觀測與定位。與常規(guī)遠場光鑷系統(tǒng)相比，本發(fā)明提出的復合納米操作系統(tǒng)不僅成本低， 結構簡單、易安裝，而且還可以方便地修改光阱位置和強度，能大大提高近場光鑷的捕獲效 率和捕獲功能，使近場光鑷的實驗研究得到新的突破。
實現(xiàn)近場光學納米操作的基本原理是利用探針尖附近局域增強隱失場產(chǎn)生的強 梯度力來捕獲納米微粒。處于不均勻光場中的納米粒子除受到梯度力作用之外，還受到外 界干擾力(如重力和布朗運動力)的影響，當光場形成的梯度力大于外界干擾力時，對納米 微粒起主導作用的梯度力將微粒捕獲在光強極點附近，在針尖處形成由光學梯度場產(chǎn)生的 光阱。納米微粒受到的光梯度力方向可根據(jù)光動力學原理來判斷，梯度力大小可由時域有 限差分法和麥克斯韋應力張量積分計算出來。對于確定的粒子，探針尖端必須產(chǎn)生足夠強 的梯度力才能將粒子穩(wěn)定地束縛在光阱中。
為獲得足夠強的梯度力，激光照明金屬探針引起的尖端近場增強效應在納米操作 中得到了廣泛應用。常規(guī)的聚焦光束照明方法容易使針尖受熱膨脹而污染、損傷樣品，同時 激光的直接照射也容易破壞樣品表面和AFM器件(如AFM微懸臂等)。根據(jù)近場光學理論， AFM探針在隱失場的照明下也可實現(xiàn)尖端近場增強。利用近場光鑷中光纖探針產(chǎn)生的隱失 場照明AFM針尖，不僅能準確地從AFM探針前部引入激光束，避免樣品和AFM器件的損傷， 同時多近場探針間的耦合場還能改善近場光鑷的納米操作效果。在光纖探針隱失場的照射 下，曲率半徑為納米量級的AFM探針尖表面中特定直徑的金屬微粒會產(chǎn)生表面等離子體激 元共振，被激發(fā)的表面等離子激元沿表面?zhèn)鬏斣卺樇馓幠墚a(chǎn)生局域近場增強，該增強場能 克服光纖探針型近場光鑷的隱失場偏弱問題。
禾I」用本發(fā)明提出的方法，可以將AFM探針置于光纖探針的近場區(qū)域，利用AFM探針 的場增強效應來克服近場光鑷中光纖探針出射功率低、隱失場偏弱的問題，由AFM探針局 域增強光場與光纖探針出射光場耦合后形成的三維穩(wěn)定光阱可平衡外界干擾力，從而實現(xiàn) 納米微粒的穩(wěn)定操作。當采用雙光纖探針和AFM探針組成多近場探針時，AFM探針與雙光
5纖探針間的耦合場也能形成穩(wěn)定的三維梯度力光阱，通過改變雙光纖探針與樣品間的空間 位置、移動方向和激光功率等參數(shù)，可實現(xiàn)對納米微粒的捕獲、移動、釋放、拉伸和扭轉等復 雜三維操作。在納米操作過程中利用AFM的信號處理和顯示系統(tǒng)可進行實時監(jiān)控與觀測， 精確地實現(xiàn)納米微粒的觀測與定位。本發(fā)明提出的復合納米操作方法能適應更多和更小尺 寸的生物細胞、生物分子與納米微粒非接觸、無損傷的納米操作需求，可擴大激光納米操作 技術在生命科學與表面科學中的應用范圍。
針對本發(fā)明提出的激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法，光纖探針型 近場光鑷系統(tǒng)包括激光光源、光耦合器和近場探針來形成近場局域光場。近場探針采用尖 端具有納米孔徑的鍍金屬膜光纖探針，該孔徑型光纖探針由光纖/硅/氮化硅材料制成，在 單?；蚓哂刑荻日凵渎实穆愎饫w探針的尖端錐面上鍍一層金屬膜，尖端具有直徑小于100 納米的通光小孔。為實現(xiàn)復合工作，系統(tǒng)應具備光纖探針與AFM探針之間相對位置的控制 機構，如間距控制和三維調整臺等。光纖探針型近場光鑷經(jīng)AFM系統(tǒng)樣品室與外部的接口 引入樣品室，各個功能的機構可以獨立，也可以互相交錯。
本發(fā)明提出的激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法具體可包括探針 復合與目標選擇定位及納米操作兩部分，所說的探針復合與目標選擇定位包括以下步驟
(1)首先采用AFM的粗調系統(tǒng)粗略地選擇密度和分散度合適的納米微粒區(qū)域；
(2)之后通過AFM的掃描微進給系統(tǒng)將AFM探針逼近納米微粒，對單個納米微粒進 行精確定位；
(3)確定好納米微粒的選擇定位后，利用三維調整臺將光纖探針和AFM探針的距 離縮小到近場范圍，在微逼近過程中采用間距測控器使二者保持一定的近場距離以適于納 米操作；
所說的納米操作包括以下步驟
(1)將復合探針移動到待操作納米微粒處后，調整激光器的輸出功率，使光纖探針 與AFM探針的耦合增強場產(chǎn)生的梯度力適于操作樣品；
(2)接著調整光纖探針的位置使之適于實現(xiàn)特定動作，捕獲納米微粒后調整AFM 探針并使光纖探針隨之作同步移動；
(3)之后利用AFM信號處理和顯示系統(tǒng)實時監(jiān)控與觀測操作結果，對納米微粒實 現(xiàn)精確的觀測與定位；
(4)最后將納米微粒移動到設定位置后調整激光功率，減小梯度力在新位置釋放 納米微粒。
本發(fā)明提出的這種激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法具有如下主 要特征
(1)光纖探針型近場光鑷與AFM探針相復合的系統(tǒng)結構簡單、便于調整、成本低；
(2)由于近場光纖光強極點不在光束焦點處，所以捕獲點十分容易觀察；
(3)近場光纖深入到樣品室的微探頭結構在樣品池里形成光阱，增大了捕獲和操
作的范圍，同時被捕獲的納米微?？梢宰杂梢苿樱岣吡瞬僮鞯撵`活度；
(4)采用AFM系統(tǒng)的微機信號處理和顯示系統(tǒng)來完成對納米操作的監(jiān)測，與傳統(tǒng)
的通過測量散射光強弱變化來判斷粒子定位的方法不同；
(5)捕獲系統(tǒng)與觀測系統(tǒng)分離，對系統(tǒng)中增加激光計量和光譜儀等設備有較大的自由度。
本發(fā)明提出的這種激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法具有如下優(yōu)點
(1)克服近場光鑷中光纖探針隱失場偏弱、梯度力不足的問題，可實現(xiàn)納米微粒的穩(wěn)定操作，為近場光鑷的實驗研究帶來新的突破；
(2)集成激光近場光鑷與AFM探針操作的優(yōu)點，可完成納米微粒的捕獲、移動、釋放、拉伸和扭轉等復雜三維操作，彌補AFM系統(tǒng)可以實現(xiàn)更小尺度的操作但選擇性不如激光近場光鑷的缺點，極大地提高納米操作系統(tǒng)的柔性工作能力；
(3)操作方便，可實時監(jiān)控與觀測納米操作過程，準確地判斷納米粒子是否被捕獲，既具精細的結構分辨能力又能實現(xiàn)動態(tài)操作與功能研究；
(4)操作過程可以避免樣品和AFM系統(tǒng)器件的損傷，操作與控制機構均由現(xiàn)有納米操作系統(tǒng)復合而成，結構合理，技術要求不高，成本較低，維修方便。


圖1為激光近場光鑷與AFM探針相復合的近場局域光場分布l-纖芯；2-金屬膜；
3-截斷區(qū)；4-錐形針尖；
圖2為激光近場光鑷與AFM探針相復合的近場操作示意圖5-AFM探針；6_光纖探針；7_納米微粒；8-樣品池；
圖3為單光纖探針型近場光鑷與AFM探針相復合的結構示意圖9-氦氖激光器；10-半波片；ll-偏振光束分路器；12-光束分路器；13-功率檢測焦耳計；14_光纖耦合器；15-三維調整臺；16-AFM信號處理和顯示系統(tǒng)；17-反饋電路；18-壓電陶瓷掃描管；19-樣
品室；20-半導體激光器；21-檢測器；22-間距測控器；23_硅懸臂梁；
圖4為雙光纖探針型近場光鑷與AFM探針相復合的原理結構圖24-光纖探針；25-間距測控器；26-三維調整臺；27-調準鏡。
具體實施方式
以下結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明
圖1為激光近場光鑷與AFM探針相復合的近場局域光場分布。數(shù)值計算模型如圖l(a)所示，該圖為復合探針的剖面圖，光纖探針的左段可視為一段向左無限延伸的充有介質的傳導區(qū)，右段是錐形結構的微米區(qū)及亞波長的圓形開口 ， AFM探針取有限長圓錐形銅探針。采用三維時域有限差分方法進行仿真計算，可獲得復合探針各平面上的光傳播特性與近場分布特性，如圖l(b) (c) (d)所示。計算中纖芯1為二氧化硅，光纖外層的金屬膜2為鋁層，有限長AFM探針截斷區(qū)3為二氧化硅材料，錐形針尖4為銅，計算中金屬導電率均設為無限大。光纖探針針尖孔徑中心設為坐標原點，入射光取波長為632. 8nm的均勻平面波，沿Y方向偏振并沿-Z方向從光纖探針的大端入射，各電場分量分別為Ex = Ez = 0，Ey = -IV/m。所需計算的整個三維空間劃分為120X178X101個網(wǎng)格單元陣列，每個單元格在XYZ坐標方向的網(wǎng)格空間步長分別為Ax= Ay= AZ = 10nm，時間步長為At= Ax/2c，其中c為真空中的光速。光纖探針出射孔直徑為200nm，金屬膜層2厚140nm，錐角取90。 ， AFM探針錐形針尖4長600nm，截斷區(qū)3半徑為275nm，光纖探針和AFM探針在Z軸上的間距取150nm，入射角為90° 。復合探針分別在x = 0、y = 0和z = _150nm平面內(nèi)的電場分布如圖1(b) (c) (d)所示。從計算結果可以看出，激光向光纖探針針尖傳播過程中很大部分被金屬膜向內(nèi)反射并與入射光疊加，在探針內(nèi)部沿軸線方向形成很強的駐波場，截止面將光纖探針內(nèi)部光場分成了兩部分，探針中直徑大于截止直徑的部分為波疊加形成的駐波圖樣，另一部分通過截止面以指數(shù)衰減形式傳出去，在光纖探針孔徑邊緣處表現(xiàn)出較弱的場增強現(xiàn)象，隨后在AFM探針針尖處產(chǎn)生顯著的局域增強場，光纖探針出射的隱失場得到極大增強，這種場增強效應隨著AFM探針離光纖探針距離的增加而迅速衰減。綜上所述，近場光鑷光纖探針與AFM探針相復合的近場分布具有很強的三維梯度場，AFM探針的加入增大了近場光鑷的捕獲能力，如果將樣品置于該梯度場中，必然受到逆梯度方向的力而被捕獲。[0038] 圖2為激光近場光鑷與AFM探針相復合的近場操作示意圖。復合探針局域耦合增強光場對納米微粒的作用力示意圖如圖2(a)所示。AFM探針5局域增強光場與光纖探針6出射光場耦合后形成穩(wěn)定的三維光阱，納米微粒7在光阱中受到的梯度力大小可由時域有限差分法和麥克斯韋應力張量積分來計算，梯度力方向可根據(jù)光動力學原理來判斷。由光鑷力學原理可知，折射率大于周圍介質的納米微粒7處在非均勻分布的強光場中時，它將受到一個指向光強極點的梯度力，當該梯度力足夠克服重力和布朗運動等外界干擾力時，就能夠將處于光場中的納米微粒7捕獲并將其束縛在光強極點附近的某個位置上。成功捕獲樣品后調整AFM探針5并使光纖探針6隨之作同步移動。如圖2(b)所示，在初始位置I，納米微粒7被復合探針捕獲，當AFM探針5移動時，光纖探針6隨之作同步移動，兩探針間距離保持一定，納米微粒7也隨之離開樣品池8底部，當?shù)竭_目標位置II時，減小激光功率，納米微粒7被釋放。
實施例1 :采用單光纖探針型近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法實現(xiàn)納米微粒的操作。
該方法結構示意圖如圖3所示，結合圖3詳細說明復合納米操作方法的具體步驟如下
氦氖激光器9的輸出激光通過半波片IO后分出一束光由功率檢測焦耳計13作功率監(jiān)測，此后從光纖耦合器14進入光纖探針6。首先采用AFM的掃描微進給系統(tǒng)將AFM探針5逼近樣品，對單個納米微粒7進行精確定位，此后依靠間距測控器22產(chǎn)生的反饋信息控制三維調整臺15來帶動光纖探針6，使其逼近AFM探針5并將兩者間的距離保持在納米量級，通過逼近和間距控制完成AFM探針5與光纖探針6的復合過程。復合探針實現(xiàn)對待操作納米微粒7的選擇定位后，調整激光器9的輸出功率，使光纖探針6與AFM探針5的耦合增強場產(chǎn)生的梯度力適于操作樣品，隨后調整光纖探針6的位置使之便于實現(xiàn)捕獲。成功捕獲納米微粒7后調整AFM探針5實現(xiàn)特定的納米操作，借助三維調整臺15可對光纖探針6進行校正調整，以使之隨AFM探針5作同步移動。在納米操作過程中，AFM探針5的針尖固定不動，通過壓電陶瓷掃描管18由計算機程序控制使樣品室19在平面X軸和Y軸方向上移動，利用AFM信號處理和顯示系統(tǒng)16實時監(jiān)控與觀測操作結果，對納米微粒7實現(xiàn)精確的觀測與定位。復合探針與納米微粒7相互作用時，針尖5和樣品間的作用力導致硅懸臂梁23發(fā)生形變，引起半導體激光器20的反射激光束在檢測器21中的位置發(fā)生改變，檢測器21中不同象限間所接收到的激光強度代表懸臂梁23變形量的大小，在反饋電路17的作用下，微懸臂形變通過壓電陶瓷管18伸縮進行補償從而控制AFM探針5的Z向移動。將納米微粒7移動到設定位置后，調整激光功率，減小梯度力以在新的位置釋放樣品。[0042]
實施例2 :利用雙光纖探針型近場光鑷與AFM探針相復合進行復雜的三維操作。[0043]
該方法原理結構如圖4所示，結合圖4詳細說明復雜三維操作方法的具體步驟如下
首先采用AFM的粗調系統(tǒng)粗略地選擇密度和分散度合適的樣品區(qū)域，然后利用AFM的掃描微進給系統(tǒng)將AFM探針5逼近納米微粒7，對單個納米微粒7進行精確定位。在確定好納米微粒7的選擇定位后，利用三維調整臺15將光纖探針6和AFM探針5的距離縮小到近場范圍，在微逼近過程中采用間距測控器22使二者保持在一定的近場距離。之后另一個經(jīng)樣品室與外部的接口引入樣品室19的光纖探針24采用同樣的方式逼近AFM探針5，通過間距測控器25控制其與AFM探針5和光纖探針6的空間距離。在進行納米操作時，兩個光纖探針可以當作獨立的近場光鑷，分別對不同的操作對象進行納米操作，也可以相互配合來完成單光纖探針型近場光鑷難以完成的任務。通過改變雙光纖探針與樣品間的空間位置、移動方向和激光入射功率等參數(shù)，可實現(xiàn)對納米微粒7的捕獲、移動、釋放、拉伸和扭轉等復雜三維操作。如果將其中一個激光光源選定合適的波長，那么就可能形成光刀，在該系統(tǒng)上利用近場光鑷對生物粒子進行捕獲、旋轉和翻轉的同時，還可對細胞或細胞器進行打孔、切割。
權利要求
一種激光近場光鑷與AFM探針相復合的納米操作方法，其特征在于，使激光與多個近場探針相互作用獲得近場局域增強光場，利用該耦合光場對納米微粒的光梯度力來實現(xiàn)捕獲、移動、釋放、拉伸和扭轉的三維操作，同時利用AFM系統(tǒng)的納米級分辨率來實現(xiàn)納米操作過程的精確觀測與定位，包括探針復合與目標選擇定位及納米操作兩部分，所述探針復合與目標選擇定位包括以下步驟(1)首先采用AFM的粗調系統(tǒng)粗略地選擇密度和分散度合適的納米微粒區(qū)域；(2)之后通過AFM的掃描微進給系統(tǒng)將AFM探針逼近納米微粒，對單個納米微粒進行精確定位；(3)確定好納米微粒的選擇定位后，利用三維調整臺將光纖探針和AFM探針的距離縮小到近場范圍，在微逼近過程中采用間距測控器使二者保持一定的近場距離以適于納米操作；所述納米操作包括以下步驟(1)將復合探針移動到待操作納米微粒處后，調整激光器的輸出功率，使光纖探針與AFM探針的耦合增強場產(chǎn)生的梯度力適于操作樣品；(2)接著調整光纖探針的位置使之適于實現(xiàn)特定動作，捕獲納米微粒后調整AFM探針并使光纖探針隨之作同步移動；(3)之后利用AFM信號處理和顯示系統(tǒng)實時監(jiān)控與觀測操作結果，對納米微粒實現(xiàn)精確的觀測與定位；(4)最后將納米微粒移動到設定位置后調整激光功率，減小梯度力在新位置釋放納米微粒。
2. 根據(jù)權利要求
1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的近場探針采用尖端具有 納米孔徑的鍍金屬膜光纖探針和具有納米針尖的AFM鍍金膜硅探針。
3. 根據(jù)權利要求
2所述的納米操作方法，其特征在于，所述的尖端具有納米孔徑的鍍 金屬膜光纖探針是由光纖/硅/氮化硅材料制成，尖端具有直徑小于100納米的通光小孔， 該孔徑光纖探針是在單?；蚓哂刑荻日凵渎实穆愎饫w探針的尖端錐面上鍍一層金屬膜。
4. 根據(jù)權利要求
1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的激光與近場探針相互作 用的方法是將激光耦合進光纖探針，在探針的尖端形成沿三維方向迅速衰減的邊緣增強隱 失場；處在該隱失場下的AFM探針在尖端近場范圍內(nèi)形成局域增強場。
5. 根據(jù)權利要求
1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的近場局域耦合增強光場 存在對納米微粒的梯度作用力場，形成的光阱將納米微粒穩(wěn)定捕獲并約束于光強極點附 近，可實現(xiàn)納米操作。
6. 根據(jù)權利要求
1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的納米操作方法是在近場 光鑷的近場區(qū)域加入AFM探針，利用AFM探針的場增強效應來克服近場光鑷中光纖探針出 射功率低、隱失場偏弱的問題，由AFM探針局域增強光場與光纖探針出射光場耦合后形成 的三維穩(wěn)定光阱能平衡外界干擾力，可實現(xiàn)納米微粒穩(wěn)定的捕獲。
7. 根據(jù)權利要求
1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的納米操作過程是當光纖 探針移動時，被捕獲的納米微粒也隨之移動。
8. 根據(jù)權利要求
l所述的納米操作方法，其特征在于，當采用雙光纖探針和AFM探針組 成多近場探針時，在AFM探針與雙光纖探針耦合場的作用下，通過改變雙光纖探針與樣品間的空間位置、移動方向和激光功率，實現(xiàn)對納米微粒的捕獲、移動、釋放、拉伸和扭轉的三 維操作。
9.根據(jù)權利要求
1所述的納米操作方法，其特征在于，所述的納米操作方法是利用AFM 的信號處理和顯示系統(tǒng)實時監(jiān)控與觀測操作結果，對納米微粒實現(xiàn)精確的觀測與定位。
專利摘要
一種復合激光近場光鑷與AFM探針進行納米操作的方法。它是一種從AFM系統(tǒng)樣品室與外部的接口將光纖探針型近場光鑷引入樣品室，利用復合后產(chǎn)生的耦合力效應進行樣品微粒納米操作的方法。將AFM探針置于光纖探針的近場區(qū)域后，AFM探針局域增強光場與光纖探針出射光場耦合后形成的三維穩(wěn)定光阱能平衡外界干擾力，可實現(xiàn)納米微粒穩(wěn)定高效的捕獲。
文檔編號G01Q60/38GKCN101788571SQ201010102044
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月28日
發(fā)明者劉炳輝, 楊立軍, 王懋露, 王揚 申請人:哈爾濱工業(yè)大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan