×
20.11.2014
216.013.0854

СПОСОБ КОНТРОЛИРУЕМОГО РОСТА КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ИЗ КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области прецизионной наноэлектроники. Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ заключается в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей подложкой, причем в процессе роста КТ периодически переключают полярность внешнего напряжения с отрицательной на положительную и фиксируют единичный пик на туннельной ВАХ при определенном значении приложенного напряжения из диапазона значений от 1 до 5 В. Рост КТ завершается, когда единичный пик наблюдается при том же значении приложенного напряжения, что и для контрольной КТ заданного размера. Технический результат - обеспечение прецизионного контроля размеров КТ. 3 ил.
Основные результаты: Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ (атомно-силовой микроскоп/сканирующий туннельный микроскоп), заключающийся в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей подложкой, отличающийся тем, что дополнительно предлагается в процессе роста КТ периодически переключать полярность внешнего напряжения с отрицательной на положительную и фиксировать единичный пик на туннельной ВАХ при определенном значении приложенного напряжения из диапазона значений от 1 до 5 В, и рост КТ завершается, когда единичный пик наблюдается при том же значении приложенного напряжения, что и для контрольной КТ заданного размера.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемый способ роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота относится к области прецизионной наноэлектроники и может быть применен в наномедицине. Коллоидное золото успешно применяется при терапии ревматоидного артрита. Имплантация золотых наночастиц в сустав бедра приводит к эффекту обезболивания. Комбинация микроволнового облучения с использованием наночастиц коллоидного золота разрушает волокна и бляшки, которые ассоциируют с болезнью Альцгеймера. Наночастицы коллоидного золота используются как носители лекарственных препаратов, а также при диагностике и терапии онкологических заболеваний. При этом оптический отклик (поверхностно усиленная рамановская спектроскопия) оказывается в 200 раз более ярким, чем для полупроводниковых КТ.

Известен способ роста КТ, аналог, который включает в себя одну или более обеспечивающих подложек, образование дефекта на подложке, осаждение слоя на подложке и формирование квантовых точек вдоль дефекта (источник информации патент US 8076217 B2 от 13 декабря 2011, «Контролируемый рост квантовых точек», изобретатель Ezekiel Kruglick). Также известен второй аналог: «Способ синтеза полупроводниковых квантовых точек (патент №2381304), авторы: Новичков Роман Владимирович (RU), Вакштейн Максим Сергеевич (RU), Нодова Екатерина Леонидовна (RU), Маняшин Алексей Олегович (RU), Тараскина Ирина Ивановна (RU). Подача заявки 21.08.2008. Начало действия патента 21.08.2008. Публикация патента 10.02.2010 патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прикладной акустики" (RU).

Недостатками известных способов-аналогов является то, что

1) способы не обеспечивают выращивания КТ заданного размера;

2) не позволяют выращивать металлические КТ, использование которых важно как для целей создания устройств прецизионной наноэлектроники с управляемыми характеристиками, так и для целей наномедицины.

Из известных способов наиболее близким по технической сущности, прототипом, является способ выращивания КТ из коллоидного золота [9]. В экспериментальной работе [9] изготавливались тонкие пленки SiO2/TiO2, содержащие комплекс ионов Au(III) (сокращенно - Au(III) - SiO2/TiO2), которые приготовляются с помощью золь-гелевого процесса в этаноловом растворе хлороауриковой кислоты (HAuCl4·4H2O) и смеси тетраэтилортосиликата (Si(OC2H5)4)/тетраэтил ортотитаната (Ti(OC2H5)4) при катализе кислоты. Толщина пленки, измеряемая иглой профилометра (Tencor, Alpha-Step 500), оказывается около 200 нм.

Образование частиц золота в пленках Au(III) - SiO2/TiO2 выполняется с использованием атомного силового микроскопа (Seiko SPI-3700) с кантилевером из Si3N4, покрытым золотом. Субстрат, содержащий пленку оксида индия с оловом, устанавливается в пьезо-сканер, и электрический контакт изготавливается на краю поверхности пленки оксида индия с оловом с помощью пасты серебра. Перед формированием наночастиц золота топографические изображения поверхности пленки записываются без приложенного внешнего напряжения. Затем кантилевер приближается к определенной точке поверхности. Локальное восстановление ионов Au(III) в пленке проводится приложением отрицательного напряжения к субстрату пленки оксида индия с оловом с использованием кантилевера в качестве заземления. Восстановление ионов Au(III) наблюдается по катодным токам в зависимостях ВАХ и зависимостях тока от расстояния между кантилевером и поверхностью пленки. Образование наночастиц золота выполняется также при сканировании кантилевером в определенной области при одновременном прикладывании отрицательного напряжения на субстрат пленки оксида индия с оловом. Скорости сканирования и циклы манипулируются изменением плотности и морфологии генерируемых наночастиц золота.

Для того чтобы подтвердить образование наночастиц золота, получаемых с помощью атомно-силового микроскопа, берутся видимые спектры поглощения от пленок, в которых формируется множество наночастиц с использованием сканирующей процедуры. Передача данных выполняется с помощью оптического микроскопа (Olympus IX-70) с 40-кратными линзами объектива, 100 Вт галогеновой лампой и CCD - мультиканальным спектрометром (Hamamatsu Photonics PMA-11). Прототип не обеспечивает выращивания КТ заданного размера.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что контролируемый рост металлических квантовых точек в системе совмещенного СТМ/АСМ (сканирующего туннельного и атомно-силового микроскопов), основанный на характерных управляемых особенностях вероятности туннелирования в таких системах, при условии, что при некотором значении приложенного внешнего электрического поля потенциал модельной системы может стать симметричным. Предлагаемый способ обеспечивает по сравнению с прототипом прецизионный контроль размеров КТ и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ (атомно-силовой микроскоп/сканирующий туннельный микроскоп), заключающийся в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей подложкой, отличающийся тем, что дополнительно предлагается в процессе роста КТ периодически переключать полярность внешнего напряжения с отрицательной на положительную и фиксировать единичный пик на туннельной ВАХ при определенном значении приложенного напряжения из диапазона значений от 1 до 5 В, и рост КТ завершается, когда единичный пик наблюдается при том же значении приложенного напряжения, что и для контрольной КТ заданного размера.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами.

На фиг.1. Схема экспериментальной установки по выращиванию квантовых точек из коллоидного золота [9] и туннельная ВАХ в системе АСМ/СТМ.

На фиг.2. Зависимость вероятности туннелирования от параметра асимметрии потенциала (пропорционального величине приложенного электрического поля) в пределе «слабой» диссипации.

На фиг.3. Сравнение экспериментальной ВАХ с теоретической (пунктирной) кривой для вероятности туннелирования с учетом взаимодействия с локальной модой среды - термостата.

Квантовое туннелирование оказывается важным при исследовании электронного транспорта через молекулярные нити, структуры с квантовыми точками или ямами, а также в низкотемпературных химических реакциях [1-10]. Многие из отмеченных систем рассматриваются с позиций инстантонного подхода. Вычисление константы туннелирования, основанное на инстантонном приближении, делает все перечисленные явления в некотором смысле «подобными». В химических реакциях константа скорости предполагает экспоненциальную эволюцию для вероятности переноса, тогда как в электронных приборах константа скорости определяет туннельный ток.

Нами в рамках науки о диссипативном туннелировании предлагается способ контролируемого роста металлических квантовых точек во внешнем электрическом поле. В ряде экспериментальных приложений важно учитывать, что кроме изменения асимметрии, связанного с изменением величины внешнего поля, может происходить дополнительное изменение асимметрии за счет изменения геометрических размеров конечного потенциала (например, рост радиуса металлической квантовой точки из коллоидного золота, [9], во внешнем электрическом поле под кантилевером АСМ/СТМ (фиг.1).

Условия применимости рассматриваемой модели обусловлены приближением разреженного газа пар «инстантон - антиинстантон» и обсуждались в [1-5]. В рассматриваемой модели может происходить подавление кулоновских эффектов, если стартовая энергия частицы в КТ существенно превышает энергию кулоновского отталкивания: . Дополняя это условие ограничением по величине напряженности электрического поля , можем получить следующее значение напряженности: E<<3·106 В/м (например, для КТ из InSb).

На фиг.2 представлены результаты численного расчета вероятности туннелирования Г=Bexp(-S) в пределе слабой диссипации с учетом предэкспоненциального фактора (8), при этом величина действия определяется выражением (6). Как видно из фиг.2 и проведенного анализа при значении приведенного параметра асимметрии, равного 1 (или соответствующей величине приложенного электрического поля), на кривой вероятности проявляется термоуправляемый пик, величина которого растет с уменьшением температуры. Как отмечалось выше, если в исходном потенциале (без приложенного электрического поля) левая яма оказывается более глубокой (так, в проведенном эксперименте использовалась игла кантилевера с радиусом около 40 нм, а ближайшая к игле квантовая точка имела радиус от 2 до 4 нм), то при некотором значении поля потенциал становится симметричным. При отрицательном приложенном напряжении характер асимметрии потенциала качественно не меняется и соответствующий пик не наблюдается. Для ситуации, когда потенциал системы с выращиваемой точкой из коллоидного золота при некотором значении поля становится симметричным, найденный нами эффект позволит при обнаружении характерного пика на туннельной ВАХ определить размер выращенной металлической квантовой точки. Фиг.3 демонстрирует качественное соответствие одной из экспериментальных ВАХ и зависимостью вероятности туннелирования с учетом взаимодействия с локальной модой среды - термостата.

Как видно из приведенных сравнений, стандартная модель диссипативного туннелирования с учетом влияния на двухъямный осцилляторный потенциал электрического поля дает неплохое качественное соответствие с отдельными экспериментальными ВАХ для металлических квантовых точек в системе с АСМ/СТМ. Хотя на сегодняшний день нам не известны данные экспериментов по термоуправляемости выявленного единичного пика на соответствующей зависимости для вероятности туннелирования, аналогичный рост величины пика с уменьшением температуры наблюдался на термозависимости пиков кондактанса квантовых нитей [10].

Источники информации

1. Krevchik V.D., Ovchinnikov А.А., Semenov М.В. et al. // Phys. Rev. В., 2003, vol.68, P.155426.

2. Krevchik V.D., Semenov M.B., Zhukovsky V.Ch., Yamamoto K. et al. "Transfer processes in low - dimensional systems" (memorial collection of articles, dedicated to prof. A.A. Ovchinnikov and A.I. Larkin's memory), 2005, UT Research Institute Press, Tokyo, Japan, 690 P. (Publication of this book was supported by Nobel prize winner - 2003, prof. A.J. Leggett).

3. Овчинников A.A., Кревчик В.Д., Семенов М.Б и др. Принципы управляемой модуляции низкоразмерных структур (монография, посвященная памяти члена-корреспондента РАН, зав. отделом Объединенного института химической физики РАН А.А. Овчинникова) М., УНЦ ДО; 2003, 510 с.

4. Жуковский В.Ч., Кревчик В.Д, Семенов М.Б. и др. // Вестник МГУ. Сер.3 (Физика. Астрономия). - 2006. вып.3, с.24.

5. Жуковский В.Ч., Кревчик В.Д, Семенов М.Б. и др. // Вестник МГУ. Сер.3 (Физика. Астрономия). - 2007. вып.2, с.10.

6. Овчинников Ю.Н. // ЖЭТФ - 2007. Т.131, №2, С.286.

7. D. Ullien, H. Cohen, D. Porath // Nanotechnology - 2007. V.18, №42. Р.424015.

8. Louis A.A., J.P. Sethna // Phys. Rev. Lett. - 1995. V.74, №8. P.1363.

9. H. Yanagi, T. Ohno // Langmuir - 1999. V.15, №14. P.4773.

10. A.M. Bychkov, T.M. Stace // Nanotechnology - 2007, V.18. P.185403.

11. Кревчик В.Д., Горшков O.H., Семенов М.Б,, Грозная Е.В., Филатов Д.О., Антонов Д.А. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. - 2007. - №2. С.80-88.

Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ (атомно-силовой микроскоп/сканирующий туннельный микроскоп), заключающийся в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей подложкой, отличающийся тем, что дополнительно предлагается в процессе роста КТ периодически переключать полярность внешнего напряжения с отрицательной на положительную и фиксировать единичный пик на туннельной ВАХ при определенном значении приложенного напряжения из диапазона значений от 1 до 5 В, и рост КТ завершается, когда единичный пик наблюдается при том же значении приложенного напряжения, что и для контрольной КТ заданного размера.
СПОСОБ КОНТРОЛИРУЕМОГО РОСТА КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ИЗ КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА
СПОСОБ КОНТРОЛИРУЕМОГО РОСТА КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ИЗ КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА
СПОСОБ КОНТРОЛИРУЕМОГО РОСТА КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ИЗ КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 79.
10.01.2013
№216.012.1903

Способ получения покрытий на поверхностях глухих отверстий деталей из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Способ включает электрохимическое оксидирование деталей с глухими отверстиями, которое осуществляют в течение 30-100 минут, при этом раствор, в котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471895
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19eb

Способ стабилизации тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы тензорезисторного датчика давления

Изобретение относится к технологии изготовления тензорезисторных датчиков давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем. Сущность: разогрев тензорезисторов импульсным электрическим током проводят после герметизации внутренней полости системы датчика при одновременном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472127
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.2115

Способ охраны периметра объекта

Способ может быть использован для охраны периметра различных объектов, таких как крупные заводы, атомные электростанции, частные предприятия, склады со взрывоопасными и химическими веществами, а также для охраны частных территорий, особняков и других объектов различной категории. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473970
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.10.2013
№216.012.7b77

Электропривод шаговый

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в шаговом электроприводе, в котором не шаговый электродвигатель работает в шаговом режиме и расположен на некотором расстоянии от источника управляющего напряжения. Техническим результатом является упрощение схемы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497269
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.01.2014
№216.012.955e

Способ объемного дозирования сыпучих материалов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области дозирования с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов сыпучих тел из резервуара независимо от веса тел и способа их подачи. Изобретение направлено на повышение точности и надежности дозирования, а также на снижение затрат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503932
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.05.2014
№216.012.c80e

Способ определения литогенности желчи

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения оптимальных сроков дренирования желчных протоков у больных с патологией билиарного тракта различной этиологии. Описан способ определения литогенности желчи, заключающийся в определении ее физико-химических свойств, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516973
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.06.2014
№216.012.d74c

Способ получения пористых отливок

Изобретение относится к литейному производству. Водорастворимый наполнитель нагревают в печи и засыпают в нагретую металлическую форму. После заливки металла в форму осуществляется пропитка наполнителя расплавом под действием центробежных сил. Частота вращения формы определяется по формуле ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520894
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.07.2014
№216.012.dd26

Способ выделения начала реполяризации желудочков сердца

Изобретение относится к медицине, в частности к электрокардиографии. Непрерывный электрокардиосигнал (ЭКС) фильтруют, представляют в виде дискретных отсчетов. После чего сглаживают путем усреднения амплитуд соседних отсчетов электрокардиосигнала. Затем выделяют R-R интервал и кардиоцикл,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522392
Дата охранного документа: 10.07.2014
27.07.2014
№216.012.e3d7

Штамм бактерий lactobacillus acidophilus используемый для приготовления кисломолочного продукта

Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Lactobacillus acidophilus №9-ПС обладает биохимической активностью и высокой кислотностью. Штамм депонирован в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения Россельхозакадемии (RCAM) под регистрационным номером...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524117
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.08.2014
№216.012.ef68

Способ получения покрытий

Изобретение относится к области обработки поверхностей стальных деталей и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Способ включает оксидирование деталей в безыскровом режиме в кислом растворе, дальнейшую выдержку в кипящем водном растворе едкого натра 0,2-0,4...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527107
Дата охранного документа: 27.08.2014
Показаны записи 1-10 из 100.
10.01.2013
№216.012.1903

Способ получения покрытий на поверхностях глухих отверстий деталей из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Способ включает электрохимическое оксидирование деталей с глухими отверстиями, которое осуществляют в течение 30-100 минут, при этом раствор, в котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471895
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19eb

Способ стабилизации тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы тензорезисторного датчика давления

Изобретение относится к технологии изготовления тензорезисторных датчиков давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем. Сущность: разогрев тензорезисторов импульсным электрическим током проводят после герметизации внутренней полости системы датчика при одновременном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472127
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a05

Способ прогнозирования риска отторжения трансплантата при ксенопластике

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть применено для оценки степени риска отторжения ксеноперикардиальной пластины при трансплантации ее в переднюю брюшную стенку. Сущность способа: на 7-10 сутки после операции важно определиться с прогнозом и дальнейшей тактикой -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472153
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.2115

Способ охраны периметра объекта

Способ может быть использован для охраны периметра различных объектов, таких как крупные заводы, атомные электростанции, частные предприятия, склады со взрывоопасными и химическими веществами, а также для охраны частных территорий, особняков и других объектов различной категории. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473970
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.07.2013
№216.012.5757

Щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитно-декоративных покрытий. Электролит для нанесения сплава медь-олово содержит компоненты при следующем соотношении, г/л: сульфат меди пяти-водный 20-25, сульфат олова 3-10, аммоний щавелевокислый 45-55,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487967
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.08.2013
№216.012.63fb

Способ утилизации отработанных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома

Изобретение может быть использовано для взаимной очистки отработанных растворов предприятий, имеющих хромсодержащие сточные воды, и сточных вод, содержащих отходы производства антибиотиков. Для осуществления способа к хромсодержащим отработанным растворам в технологической емкости добавляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491232
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.651c

Способ измерения цвета в произвольной системе координат

Изобретение относится к измерительным устройствам для определения координат цвета и может использоваться для контроля цветовых характеристик. Способ измерения координат цвета включает освещение исследуемого образца, корректировку относительной спектральной чувствительности многоэлементного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491521
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.09.2013
№216.012.6c10

Способ строительства и укрепления автомобильных дорог

Способ строительства и укрепления автомобильных дорог относится к области дорожного строительства и может быть использовано при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте дорог. Технический результат: расширение эксплуатационных возможностей за счет укрепления тела дорог и дорожной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493315
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c52

Устройство для глушения шума двигателя

Изобретение относится к области автомобилестроения и предназначено для снижения уровня шума. Сущность изобретения: устройство для глушения шума двигателя содержит корпус, впускной и выпускной патрубки. В корпусе смонтированы вертикальный и горизонтальный рассекатели, вертикальная продольная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493381
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.7b77

Электропривод шаговый

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в шаговом электроприводе, в котором не шаговый электродвигатель работает в шаговом режиме и расположен на некотором расстоянии от источника управляющего напряжения. Техническим результатом является упрощение схемы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497269
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД