一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法及设备

本申请涉及光镊操控，尤其涉及一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法及设备。

背景技术：

1、在ashkin于1969年发明光镊以来，依靠激光照射以达到捕获、操纵目标离子的光镊结束得到了长足发展，特别是在生化等领域，光镊技术对单个微纳米离子的操纵为单个微纳米离子的研究做出来卓越共享。同时，光镊也可通过增加光强的方式实现对目标离子的大规模、大范围操纵，但这也不可避免的带来了热损伤的问题。

2、针对上述提到的问题，近年来也提出了如光热电镊、冷镊以及低温光热镊等一系列新型光镊以解决该问题，但这些新型光镊也有着各自的限制。光热电镊是通过在溶液中加入如ctac的表面活性剂，通过表面活性剂在流通池中形成内电场，用内电场操控目标颗粒使其被捕获。光热电镊有着捕获能力强，能促进颗粒自组装的优势，但同时光热电镊也会改变颗粒表面电性给实验带来潜在的影响。冷镊是通过制备光冷衬底，激光激发衬底的反斯托克斯荧光以制冷，利用大多数胶体颗粒在水中厌热的特性，用冷源来捕获操控目标颗粒。冷镊无需添加额外溶质，但衬底的制备较为繁琐且并非所有颗粒都是厌热的。低温光热镊通过利用降温后大多数胶体颗粒从厌热变为嗜热的特性，通过降低流通池温度在无需添加额外溶质的情况下，实现对目标颗粒的捕获。但也有捕获性能不稳定，并非所有胶体颗粒降温后都能实现厌热到嗜热的转变的问题。通过以上论述，可以看出虽然在液体介质中的操控已经发展的较为全面，目前，仅存在固体-气体界面的操控，以及利用相变导致的胶体内部的操控。因此，现有技术还有待改进。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法及设备，旨在解决的问题现有技术无法实现在固态介质中操控微纳米颗粒的问题。

2、本申请的技术方案如下：

3、本申请的第一方面，提供一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法，包括步骤：

4、将微纳米颗粒置于固态介质中，将所述固态介质通过持续冷却保持凝固状态；通过激光照射所述固态介质使其内部形成物态相变区域，在所述物态相变区域内的所述微纳米颗粒中厌热的部分移动至所述物态相变区域的边缘，所述微纳米颗粒中嗜热的部分颗粒移动至所述物态相变区域内所述激光照射形成的光斑的中心；通过改变所述激光照射所述固态介质的位置改变所述物态相变区域的位置以操控所述微纳米颗粒；其中，所述固态介质能够在-10-50℃时产生物态相变。

5、可选地，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：关闭所述激光使所述微纳米颗粒中嗜热的部分颗粒固定在所述激光照射最后形成的光斑的中心。

6、可选地，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：通过控制所述激光照射至所述固态介质的功率调整所述物态相变区域的半径。

7、可选地，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：通过控制所述物态相变区域的半径调节所述微纳米颗粒移动的灵敏度。

8、可选地，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：通过控制所述物态相变区域的半径操控不同粒径的所述微纳米颗粒。

9、可选地，所述微纳米颗粒包括生物大分子；所述生物大分子包括牛血清蛋白、免疫球蛋白中的至少有一种。

10、本申请的第二方面，提供一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的设备，包括：激光发射装置和载物装置，所述激光发射装置发射激光至所述载物装置，所述载物装置用于承装含有微纳米颗粒的固态介质。

11、可选地，所述载物装置包括位移台和设于所述位移台上的流通池；所述流通池包括堆叠设置的光热衬底和载玻片；所述位移台设有通孔。

12、可选地，所述激光发射装置包括激光器、扩束组件、反射组件和汇聚组件，所述激光器发射激光经过扩束组件、反射组件和汇聚组件，经由所述通孔到达所述光热衬底。

13、可选地，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的设备还包括检测装置，所述检测装置被配置为捕获所述光热衬底上的光斑轨迹。

14、本申请的有益效果：

15、本申请通过将微纳米颗粒置于在-10-50℃时产生物态相变的固体介质中，并通过激光照射时固态介质内部形成物态相变区，在物态相变区域内的微纳米颗粒中厌热的部分移动至物态相变区域的边缘，微纳米颗粒中嗜热的部分颗粒移动至物态相变区域内激光照射形成的光斑的中心，并通过改变激光照射固态介质的位置改变物态相变区域的位置以在固态介质中操控微纳米颗粒。避免由于固态介质中的微纳米颗粒与周围环境存在较大摩擦力，难以移动的问题，实现了在固态介质中纳米颗粒的操控。

技术特征：

1.一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法，其特征在于，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：关闭所述激光使所述微纳米颗粒中嗜热的部分颗粒固定在所述激光照射最后形成的光斑的中心。

3.根据权利要求1所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法，其特征在于，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：通过控制所述激光照射至所述固态介质的功率调整所述物态相变区域的半径。

4.根据权利要求3所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法，其特征在于，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：通过控制所述物态相变区域的半径调节所述微纳米颗粒移动的灵敏度。

5.根据权利要求3所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法，其特征在于，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括：通过控制所述物态相变区域的半径操控不同粒径的所述微纳米颗粒。

6.根据权利要求1所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法，其特征在于，所述微纳米颗粒包括生物大分子；

7.一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的设备，其特征在于，包括：激光发射装置和载物装置，所述激光发射装置发射激光至所述载物装置，所述载物装置用于承装含有微纳米颗粒的固态介质。

8.根据权利要求7所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的设备，其特征在于，所述载物装置包括位移台、设于所述位移台上的流通池和冷却组件；

9.根据权利要求8所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的设备，其特征在于，所述激光发射装置包括激光器、扩束组件、反射组件和收束组件，所述激光器发射激光经过扩束组件、反射组件和收束组件，经由所述通孔到达所述光热衬底。

10.根据权利要求9所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的设备，其特征在于，所述在固态介质内部操控微纳米颗粒的设备还包括检测装置，所述检测装置被配置为捕获所述光热衬底上的光斑轨迹。

技术总结本申请涉及公开一种光镊操控技术领域，尤其涉及一种在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法及设备。其中在固态介质内部操控微纳米颗粒的方法包括步骤：将微纳米颗粒置于固态介质中，将所述固态介质通过持续冷却保持凝固状态；通过激光照射所述固态介质使其内部形成物态相变区域，在所述物态相变区域内的所述微纳米颗粒中厌热的部分移动至所述物态相变区域的边缘，所述微纳米颗粒中嗜热的部分颗粒移动至所述物态相变区域内所述激光照射形成的光斑的中心；通过改变所述激光照射所述固态介质的位置改变所述物态相变区域的位置以操控所述微纳米颗粒；所述固态介质能够在‑10‑50℃时产生物态相变。本申请实现在固态介质中微纳米颗粒的操控。技术研发人员：陈嘉杰,周健行,彭宇航,邵永红,屈军乐受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9