一种用于环向持续输运纳米物体的装置及驱动方法

本发明涉及纳米驱动设备领域，具体为一种可实现环向持续输运纳米物体的装置及驱动方法。

背景技术：

1、在固体表面驱动纳米物体实现环向持续输运对于生物传感、纳米发电机的设计与制造及纳米尺度的定向物质输运等领域具有重要意义。然而，目前的驱动装置及方法难以在固体表面产生持续的、稳定的环向运动。并且受到被驱动物体的性质、状态的限制，现有驱动装置及方法难以做到在多个场景或对于多种物体均能实现环向持续输运。经研究表明，通过在纳米基底表面施加机械振动，可以产生机械波，并驱动吸附在其表面的纳米物体产生定向运动。其机理为：机械波在传播至被驱动物体所处位置时，将在被驱动物体前后产生波动差异，使得被驱动物体感受到局部的范德华能梯度，从而产生定向运动。同时，该驱动方式可用于驱动不同的纳米物体，包括固体颗粒、纳米液滴等，因此有潜力应用在多个领域、多种物质的环向持续输运中。

技术实现思路

1、为解决以上现有问题，本发明提供一种可实现环向持续输运纳米物体的装置及驱动方法。本发明通过以下技术方案实现。

2、一种可实现环向持续输运纳米物体的装置，包括装置本体，所述装置本体的基本元件为铺在金属或二氧化硅基底上的由石墨烯纳米带构成的环向通道以及布置在石墨烯纳米带上的用于施加外部激励的振动源。

3、作为优选，所述基本元件在实验室中利用气相沉积法制备，同时根据应用需求通过微纳加工技术控制环向通道的几何形状及尺寸参数。

4、一种可实现环向持续输运纳米物体的装置的驱动方法，包括以下步骤：

5、s1：在环向石墨烯纳米带上通过表面波装置或光声转换效应在石墨烯纳米带上施加振动激励，在石墨烯表面产生机械波；

6、s2：机械波在传播至被驱动物体所处位置时，将在被驱动物体前后产生波动差异，使被驱动物体感受到局部的范德华能梯度，产生定向运动；

7、s3：通过在基底表面布置多个振动源，当被驱动物体在运动到不同的石墨烯纳米带上时，该纳米带上的机械波将改变物体的运动方向，实现持续的环向运动。

8、本发明的有益效果：

9、1.本装置可以驱动多种纳米物体，包括固体颗粒、纳米液滴、生物分子等。因此在纳米尺度的化学分析、生物传感等领域中，可用于完成多组分物质的输运、融合、分析等任务

10、2.本装置可以实现被驱动物体环向的持续运动，可以用在纳米发电机的设计中。

技术特征：

1.一种可实现环向持续输运纳米物体的装置，包括装置本体，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种可实现环向持续输运纳米物体的装置，其特征在于：所述基本元件在实验室中利用气相沉积法制备，同时根据应用需求通过微纳加工技术控制环向通道的几何形状及尺寸参数。

3.一种利用如权利要求1、2任一项所述的一种可实现环向持续输运纳米物体的装置的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开一种能够实现环向持续输运纳米物体的装置。包括装置本体，其基本元件为铺在金属或二氧化硅基底上的由石墨烯纳米带构成的环向通道。该元件在实验室中利用气相沉积法制备，同时根据应用需求可以通过微纳加工技术控制环向通道的几何形状及尺寸参数。进一步，通过表面波装置或光声转换效应在石墨烯纳米带上施加振动激励，产生波动以驱动吸附在其上的纳米物体产生持续的环向运动。本发明的有益效果：1.可以驱动多种纳米物体，包括固体颗粒、纳米液滴、生物分子等。因此在纳米尺度的化学分析、生物传感等领域中，可用于完成多组分物质的输运、融合、分析等任务。2.可以实现被驱动物体环向的持续运动，可以用于纳米发电机的设计中。技术研发人员：陈阳,张田忠受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/2/25