可连续直写纳米粒子和蛋白质分子的扫描探针阵列及其关键技术研究

批准号:
91123023
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
60.0 万元
负责人:
彭倍
依托单位:
学科分类:
E0512.微纳机械系统
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘晓明、王皓、张遒姝、周吴、丁莉、郝晓红、廖旭、李勇、易俊
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中文摘要
本课题拟设计和制造一种可实现高精度、大规模、低成本纳米制造的扫描探针阵列,并研究基于这种探针的分子纳米制造技术。该扫描探针采用了内置微通道和探针阵列,克服了DPN技术的两大局限,即必须不断蘸取"墨水"和无法并行书写的缺点,以期实现在较大面积表面上连续地印刷高精度的蛋白质分子或纳米粒子结构,这些结构可用于直接的化学和生物传感,或用于制造高密度的纳米机电系统阵列。本课题拟研究微型探针中内置微通道的制造工艺流程和关键技术,以及探针阵列并行书写的稳定性和可靠性问题。并采用流-固耦合模型和分子动力学理论研究分子沉积受探针形状、分子类型、基底材料及环境因素的影响,提出DPN纳米制造可控性、重复性及选择性原理。最终,我们将展示该系统具有大规模并行制造高精度纳米传感器的能力。
英文摘要
本项目将蘸水笔纳米印刷技术(DPN)和微流控技术相结合,采用表面硅和体硅工艺制备了内置微流道的扫描探针,经测试该探针具有连续直写纳米粒子和DNA分子的能力,是一种高精度、低成本纳米制造的新方法,同时在生物纳米制造方面具有不可替代的优越性。项目实施期间取得了三方面的成果:1.采用表面硅和体硅工艺相结合的微细加工技术,实现了内置微流控通道的纳米探针的制造。采用三层夹心结构制造悬臂梁,通过刻蚀牺牲层形成内置通道,再通过沉积Si3N4将管口封闭;通过改进工艺,制造具有“火山口”形状的针尖结构,既保留了AFM探针的分辨率又能做到和微通道的有效连接;2.采用CFD数值模拟建立了流体在内置微流道中的动力学模型,研究了流体从储液槽到微流道,从微流道到“火山口”形针尖的流动特性,具体分析了鲁塞尔数、表面润湿性、压降和湿度对微流体流动性能的影响。建立了纳米粒子和碳纳米管在流体中流动的分子动力学模型,研究纳米粒子在微流道中的输运性质以及在管壁和拐弯处的沉积和绑定特性,设计和优化了探针的形状参数和材料的选择。3.实现了探针的并行书写,且书写的一致性较好,大大提高蘸水笔纳米沉积的效率,采用本项目研制的探针,成功实现了Au纳米粒子(15nm)和DNA分子的书写。本项目后续拟开展扫描探针在生物制造特别是干细胞转录方面的研究。项目实施期间共发表标注基金资助号的SCI论文16篇,授权发明专利3项,负责人入选首批“青年拔尖人才计划”。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1155/2014/373172
发表时间:2014-04
期刊:Advances in Mechanical Engineering
影响因子:2.1
作者:Wu Zhou;Yu Chen;B. Peng;Hui Yang;Huijun Yu;Heng Liu;Xiaoping He
通讯作者:Wu Zhou;Yu Chen;B. Peng;Hui Yang;Huijun Yu;Heng Liu;Xiaoping He
DOI:10.1002/jnm.1924
发表时间:2014-03
期刊:International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields
影响因子:--
作者:Hao, Xiao-Hong;Li, Xue-Kang;Peng, Bei;Zhang, Ming;Zhu, Yu
通讯作者:Zhu, Yu
Prediction of gap asymmetry in differential micro accelerometers.
差分微加速度计中间隙不对称性的预测
DOI:10.3390/s120606857
发表时间:2012
期刊:Sensors (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Zhou W;Li B;Peng B;Su W;He X
通讯作者:He X
DOI:10.1155/2014/894286
发表时间:2014-02
期刊:Mathematical Problems in Engineering
影响因子:--
作者:Huijun Yu;Wu Zhou;B. Peng;Xiaoping He;Hao Xiaohong;Z. Zeng
通讯作者:Huijun Yu;Wu Zhou;B. Peng;Xiaoping He;Hao Xiaohong;Z. Zeng
DOI:10.1520/jte20120085
发表时间:2013-01
期刊:Journal of Testing and Evaluation
影响因子:1.2
作者:B. Peng;Chengcheng Huang;Wu Zhou;Huijun Yu;Z. Zeng
通讯作者:B. Peng;Chengcheng Huang;Wu Zhou;Huijun Yu;Z. Zeng
面向高效可控细胞转染的微流控纳米电穿孔机理与方法研究
- 批准号:51975107
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:彭倍
- 依托单位:
纳米自来水笔在诱导多能干细胞转染中的基础研究
- 批准号:51575090
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:彭倍
- 依托单位:
基于电子显微镜的一维纳米材料力电学的原位测量系统
- 批准号:50801009
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:彭倍
- 依托单位:
国内基金
海外基金
