專利名稱：一種分子機(jī)械手、其制備方法以及移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域廣義地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種分子機(jī)械手、制備所述分子機(jī)械手的方法以及移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法。具體地說(shuō)，所述分子機(jī)械手可以包括一種光敏分子，它在選定波長(zhǎng)的光的照射下改變其構(gòu)型，并結(jié)合到可以被移動(dòng)的探針上。
相關(guān)技術(shù)的描述納米科學(xué)和納米技術(shù)是世界范圍內(nèi)的活躍的研究領(lǐng)域?？梢灶A(yù)期，在不久的將來(lái)，納米科學(xué)和納米技術(shù)的進(jìn)步將給信息技術(shù)、生物技術(shù)、材料科學(xué)和化學(xué)、機(jī)械和電子工程領(lǐng)域帶來(lái)重大變化。
納米科學(xué)和納米技術(shù)關(guān)心在納米即10-9米范圍內(nèi)的尺寸的物體。納米結(jié)構(gòu)，即具有納米范圍的尺寸的結(jié)構(gòu)，包括原子、分子和原子或分子簇。這些納米結(jié)構(gòu)可以被描述為幾何結(jié)構(gòu)，例如納米管或納米球。
當(dāng)需要精確定位納米結(jié)構(gòu)時(shí)，例如在將納米管定位在兩個(gè)電觸點(diǎn)之間的實(shí)例中，可以使用原子力顯微鏡(AFM)的探針將納米管推動(dòng)或移動(dòng)到指定位置。如本領(lǐng)域公知的那樣，納米結(jié)構(gòu)的位置可以通過(guò)AFM模式利用尖端(tip)來(lái)確定。
AFM是一種近掃描探針顯微鏡，能夠在大約幾十至幾千納米范圍內(nèi)測(cè)試樣品表面形貌。近掃描探針顯微鏡是通過(guò)精細(xì)尖端掃描樣品表面并測(cè)試尖端和被掃描的樣品表面之間的物理性能如高度、光吸收、磁性等來(lái)工作的。在AFM的情況下，尖端與樣品表面如此之近，以致于尖端和樣品表面之間的原子力引起安裝在彈簧狀懸臂上的尖端偏移。偏移量通過(guò)復(fù)雜的電子學(xué)或光電子學(xué)測(cè)試，并相應(yīng)于尖端在樣品表面某一點(diǎn)上的高度。
相對(duì)于樣品表面參考坐標(biāo)的尖端位置可以通過(guò)例如壓電陶瓷控制器來(lái)控制，所述壓電陶瓷控制器允許以高準(zhǔn)確度和高精度三維定位。在AFM中，當(dāng)尖端在樣品表面沿著x和y方向掃描時(shí)，反饋電路能夠使探針在樣品表面的z方向上維持恒定高度。
如果納米結(jié)構(gòu)能夠可控地被抓緊、移動(dòng)和在預(yù)定位置釋放，那么納米結(jié)構(gòu)的更精確定位將變得更加容易。
用作抓住和釋放分子底物的鑷子或夾子的分子合成受體是已知的。含有萘和苯間隔單元的分子鑷子或夾子選擇性地結(jié)合溶液中的缺電子的、中性和陽(yáng)離子分子底物。三亞甲基和二亞甲基橋連的夾子與芳族底物形成絡(luò)合物，并且水溶性?shī)A子表現(xiàn)出選擇性結(jié)合水溶液中的N-烷基吡啶鎓陽(yáng)離子如NAD+。類似地，人們已合成了可溶性的分子鑷子來(lái)研究化療客體如阿霉素和柔紅霉素和主體脫氧核糖核酸(DNA)之間的客體-主體相互作用。鏈長(zhǎng)對(duì)N’，N”-聚(亞甲基)二-(1-甲基-4，4’-二吡啶鎓)，VCnV(n＝3-8)和2-萘酚之間形成的電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的依賴性顯示，當(dāng)n＝7時(shí)，VCnV在溶液中有效地作為分子鑷子。
然而，通過(guò)這些不同的可溶性分子鑷子和夾子來(lái)抓住和釋放分子底物是在溶液中發(fā)生的。因此，這些可溶性分子鑷子和夾子不能可控地、準(zhǔn)確地和精確地將被抓住的底物放在預(yù)定位置。另外，抓住和釋放底物的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)取決于一種或多種溶液組分濃度的變化。這種濃度變化需要時(shí)間。
對(duì)于醌底物，通過(guò)杯芳烴-卟啉(porphrin)共軛物，通過(guò)光誘導(dǎo)的類似鑷子作用的實(shí)例，更容易控制納米結(jié)構(gòu)的抓取和釋放。
另外，含有偶氮苯基團(tuán)的多肽鏈對(duì)不同波長(zhǎng)的光激發(fā)分別表現(xiàn)出收縮和伸展。此外，這種多肽的光誘導(dǎo)的收縮提供了足以使AFM懸梁產(chǎn)生彎曲的力。
納米科學(xué)和納米技術(shù)將大大受益于可控地抓住選定的納米結(jié)構(gòu)、可控地移動(dòng)選定的納米結(jié)構(gòu)以及在預(yù)定位置可控地釋放選定的納米結(jié)構(gòu)的手段。
發(fā)明簡(jiǎn)述鑒于常規(guī)技術(shù)中上述和其它典型的問(wèn)題和缺點(diǎn)，本發(fā)明的一個(gè)典型的方面包括一種分子機(jī)械手，該分子機(jī)械手包含光敏分子和光敏分子連接到其上面的探針，例如原子力顯微鏡(AFM)的探針，所述光敏分子包括響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照而改變其順式-反式構(gòu)型的雙鍵。
本發(fā)明的另一個(gè)典型的方面包括一種制備分子機(jī)械手的方法，包括將光敏分子共價(jià)鍵合到探針例如近掃描探針顯微鏡(如AFM)的探針上，所述光敏分子在第一波長(zhǎng)的光照射時(shí)可以抓住納米結(jié)構(gòu)，而在第二波長(zhǎng)的光照射時(shí)可以釋放所述納米結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)典型的方面包括一種移動(dòng)選定的納米結(jié)構(gòu)的方法，包括通過(guò)用第一波長(zhǎng)的光照射連接到探針上的光敏分子來(lái)抓住選定的納米結(jié)構(gòu)，通過(guò)將探針移動(dòng)到指定位置而將選定的納米結(jié)構(gòu)移動(dòng)到指定位置，和通過(guò)用第二波長(zhǎng)的光照射光敏分子來(lái)釋放所述選定的納米結(jié)構(gòu)。
為了獲得上述和其它的優(yōu)點(diǎn)和方面，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型的實(shí)施方案，本文中公開的是一種分子機(jī)械手，它包含光敏分子和光敏分子連接到其上面的探針，所述光敏分子包括響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照而改變其順式-反式構(gòu)型的雙鍵。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，探針包含近掃描探針顯微鏡的尖端和線中之一。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，探針包含硅、氧化硅、氧化鋁和氧化鈦中的一種。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，光敏分子包括偶氮化合物。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，光敏分子還包括兩個(gè)臂和位于兩個(gè)臂之間的片段，所述兩個(gè)臂中的至少一個(gè)包括所述雙鍵。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，兩臂中的第一個(gè)臂包括一個(gè)偶氮雙鍵，兩臂中的第二個(gè)臂不包括偶氮雙鍵。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，光敏分子包括單偶氮化合物。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，兩臂中的每一個(gè)臂包括一個(gè)偶氮雙鍵。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，光敏分子包括二偶氮化合物。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，兩臂中的每一個(gè)包括一個(gè)偶氮雙鍵，當(dāng)用選定波長(zhǎng)的光照射時(shí)，所述偶氮雙鍵具有相同的順式-反式構(gòu)型。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，兩臂中的每一個(gè)包括鍵合到所述片段上的第一端，和包括一官能團(tuán)R的第二端。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，官能團(tuán)R包含烷基、鹵代烷基、芳基、醇、醚、胺、醛、酮、羧酸、酯和酰胺中的一種。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，所述片段包括共價(jià)鍵合到探針上的官能團(tuán)。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，所述官能團(tuán)包含硫化物、硫醇和異腈中的一種。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，探針涂有一涂層，所述片段上的官能團(tuán)共價(jià)鍵合到該涂層上。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，涂層包含金屬涂層，所述金屬涂層包括金、鈀和鉑中的一種。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，涂層包含三氯硅烷和三烷氧基硅烷中的一種，該涂層覆蓋了包含導(dǎo)電金屬氧化物的探針。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，兩臂中的每一個(gè)具有不同的長(zhǎng)度。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，所述兩臂形成了兩臂之間的空間，該空間通過(guò)為兩臂中的每一個(gè)選擇官能團(tuán)R而改變。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，一種制備分子機(jī)械手的方法包括將光敏分子共價(jià)鍵合到探針上，所述光敏分子包括響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照而改變其順式-反式構(gòu)型的雙價(jià)。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，制備分子機(jī)械手的方法還包括用金屬涂層涂覆探針，其中光敏分子共價(jià)鍵合到該金屬涂層上。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，制備分子機(jī)械手的方法還包括用三氯硅烷和三烷氧基硅烷中的一種涂覆探針，其中它所涂覆的探針包含導(dǎo)電金屬氧化物。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，與探針的共價(jià)鍵合發(fā)生在光敏分子的兩臂之間的片段上。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，位于光敏分子的兩臂之間的空間可以通過(guò)為兩臂中的每一個(gè)選擇官能團(tuán)R而改變。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，一種移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法包括通過(guò)用第一波長(zhǎng)的光照射光敏分子，用連接到探針上的光敏分子抓住納米結(jié)構(gòu)；通過(guò)將探針移動(dòng)到指定位置而將被抓住的納米結(jié)構(gòu)移動(dòng)到指定位置；和通過(guò)用第二波長(zhǎng)的光照射光敏分子，從光敏分子中釋放納米結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，抓取納米結(jié)構(gòu)包括在光敏分子內(nèi)將雙鍵從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，將雙鍵從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型包括將偶氮雙鍵從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，釋放納米結(jié)構(gòu)包括在光敏分子內(nèi)將雙鍵從順式構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)榉词綐?gòu)型。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，將雙鍵從順式構(gòu)型變?yōu)榉词綐?gòu)型包括將偶氮雙鍵從順式構(gòu)型變?yōu)榉词綐?gòu)型。
本發(fā)明另一個(gè)典型的實(shí)施方案中，移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法還包括通過(guò)采用近掃描探針顯微鏡的原子力模式的操作，將探針移動(dòng)到最接近納米結(jié)構(gòu)的位置。
因此，本發(fā)明的各個(gè)典型的實(shí)施方案提供了分子機(jī)械手和其制備方法，和通過(guò)分子機(jī)械手移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法，所述分子機(jī)械手包括一種光敏分子，該光敏分子響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照而改變其順式-反式構(gòu)型，并且連接到探針如近掃描探針顯微鏡的探針上。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明從下面參照附圖對(duì)本發(fā)明典型實(shí)施方案的詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明的前述以及其它方面，其中

圖1A圖解說(shuō)明了本發(fā)明一個(gè)典型的實(shí)施方案中的光敏分子100，它包括兩個(gè)偶氮雙鍵；圖1B圖解說(shuō)明了本發(fā)明一個(gè)典型的實(shí)施方案中的光敏分子100，它包括一個(gè)偶氮雙鍵；圖2圖解說(shuō)明了本發(fā)明一個(gè)典型的實(shí)施方案中的分子機(jī)械手200，它包括圖1A的光敏分子和光敏分子連接到其上面的探針230，如近掃描探針顯微鏡的探針；圖3圖解說(shuō)明了本發(fā)明一個(gè)典型的實(shí)施方案中制備圖2的分子機(jī)械手200的方法的流程圖300；和圖4圖解說(shuō)明了本發(fā)明一個(gè)典型的實(shí)施方案中，用圖2的分子機(jī)械手200移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法的流程圖400。
本發(fā)明典型的實(shí)施方案的詳細(xì)描述一般地說(shuō)，本發(fā)明描述了分子機(jī)械手和其制備方法的各種典型的分子機(jī)械手可以可控地抓住納米結(jié)構(gòu)，通過(guò)移動(dòng)探針如近掃描探針顯微鏡的探針而可控地將抓住的納米結(jié)構(gòu)移動(dòng)到指定位置，和可控地在指定位置釋放抓住的納米結(jié)構(gòu)。分子機(jī)械手可以包含光敏分子和光敏分子連接到其上面的探針，所述光敏分子包括響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照而改變其順式-反式構(gòu)型的雙鍵，所述探針是例如近掃描探針顯微鏡如原子力顯微鏡(AFM)的探針。
一種制備分子級(jí)機(jī)械手的方法可以包括將光敏分子共價(jià)鍵合到探針如近掃描探針顯微鏡的探針上，所述光敏分子可以在第一波長(zhǎng)的光照射時(shí)抓住納米結(jié)構(gòu)，并在第二波長(zhǎng)的光照射時(shí)釋放所述納米結(jié)構(gòu)。
移動(dòng)選定的納米結(jié)構(gòu)的一種方法可以包括通過(guò)將探針移動(dòng)到接近選定的納米結(jié)構(gòu)，使光敏分子接近選定的納米結(jié)構(gòu)，所述探針是例如近掃描探針顯微鏡的探針，上面可以連接光敏分子；通過(guò)用第一波長(zhǎng)的光照射光敏分子，可控地抓住選定的納米結(jié)構(gòu)；通過(guò)將探針移動(dòng)到指定位置，將選定的納米結(jié)構(gòu)移動(dòng)到指定位置；和通過(guò)用第二波長(zhǎng)的光照射光敏分子，釋放選定的納米結(jié)構(gòu)。
參考圖1A和1B，在本發(fā)明的各種典型的實(shí)施方案中，光敏分子100可以包括偶氮化合物。光敏分子100可以包括兩個(gè)臂110，其中兩臂中的至少一個(gè)可以包括偶氮雙鍵。在各種典型的實(shí)施方案中，如圖1A所示，光敏分子100可以包括二偶氮化合物，其中兩臂110中的每一個(gè)包括一個(gè)偶氮雙鍵，或者如圖1B所示，光敏分子100可以包括單偶氮化合物，其中一個(gè)偶氮雙鍵位于兩臂110中的一個(gè)上。光敏分子100還可以包括片段130，兩臂110中的每一個(gè)都鍵合到其上。
光敏分子100的每一個(gè)臂可以在第一端與片段130鍵合，第二端與官能團(tuán)R鍵合，所述官能團(tuán)R可以包括例如烷基、鹵代烷基、芳基、醇、醚、胺、醛、酮、羧酸、酯和酰胺。在各種典型的實(shí)施方案中，每一個(gè)臂的第二端上的官能團(tuán)R在兩臂110中可以相同或不同。例如通過(guò)使用不同的官能團(tuán)R，兩臂110之間的空間可以改變。
另外，光敏分子100每一臂的長(zhǎng)度可以通過(guò)向每一臂的第一端和/或第二端加入不同取代基而改變，所述取代基包括共軛雙鍵。在各種典型的實(shí)施方案中，光敏分子100中的一個(gè)或多個(gè)偶氮雙鍵可以以有利的順式-反式構(gòu)型存在，其取決于照射光的波長(zhǎng)。
如圖1A和1B所示，當(dāng)用第一波長(zhǎng)的光照射時(shí)，光敏分子100的雙鍵可以都以反式構(gòu)型存在，而當(dāng)用第二波長(zhǎng)的光照射時(shí)，光敏分子100的雙鍵可以都以順式構(gòu)型存在。
如圖1A所示，當(dāng)兩臂110等長(zhǎng)時(shí)，片段130可以對(duì)稱地位于光敏分子100的兩臂110之間，所述片段130可以包括形成穩(wěn)定的順式或反式構(gòu)型的共軛雙鍵。如圖1B所示，如果光敏分子100第一臂的長(zhǎng)度與第二臂的長(zhǎng)度不同，那么片段130將非對(duì)稱地位于光敏分子100內(nèi)。另外，兩臂110之間的空間可以隨著片段130的不同大小或兩臂110連接到片段130的不同位置上而變化，只要維持了穩(wěn)定。
片段130可以包括官能團(tuán)如硫化物、硫醇或異腈，該官能團(tuán)共價(jià)鍵合到金屬涂層如金、鈀或鉑上，或例如共價(jià)鍵合到三氯硅烷或三烷氧基硅烷上，所述三氯硅烷或三烷氧基硅烷共價(jià)鍵合到形成近掃描探針顯微鏡的探針的導(dǎo)電氧化物如銦摻雜氧化鈦上。
參考圖2，當(dāng)光敏分子100連接到探針230如近掃描探針顯微鏡的探針上時(shí)，可以制成分子機(jī)械手200。在各種典型的實(shí)施方案中，如本領(lǐng)域所公知的那樣，探針230可以包含尖端或線即尖端的線性延伸。在各種典型的實(shí)施方案中，探針材料可以包含例如硅或陶瓷，如二氧化硅或氧化鋁。探針上可以涂覆涂層210，其中涂層210可以包含金屬如金、鈀或鉑。在各種典型的實(shí)施方案中，共價(jià)鍵合到包含導(dǎo)電氧化物如銦摻雜氧化鈦的探針上的三氯硅烷或三烷氧基硅烷可以構(gòu)成涂層210。光敏分子100的片段130中的官能團(tuán)可以共價(jià)鍵合到探針230上，或者在存在涂層210時(shí)可以鍵合到涂層210上。
圖3說(shuō)明了制備圖2的分子機(jī)械手200的方法的一個(gè)典型實(shí)施方案的流程圖300。在各種典型的實(shí)施方案中，制備分子機(jī)械手的方法包括將光敏分子共價(jià)鍵合到探針上的步驟310，所述光敏分子響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光而改變其雙鍵的順式-反式構(gòu)型。
在各種典型的實(shí)施方案中，所述探針可以構(gòu)成近掃描探針顯微鏡的探針或傳感器。例如，為了抓住納米結(jié)構(gòu)，包括可見光或紅外光的第一選定波長(zhǎng)的光可以改變光敏分子的雙鍵的順式-反式構(gòu)型，而為了釋放納米結(jié)構(gòu)，包括可見光或紅外光的第二選定波長(zhǎng)的光可以改變光敏分子的雙鍵的順式-反式構(gòu)型。
圖4圖解說(shuō)明了用上述分子機(jī)械手移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)典型實(shí)施方案的流程圖400。在各種典型實(shí)施方案中，移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法可以包括通過(guò)用第一波長(zhǎng)的光照射光敏分子以在光敏分子內(nèi)使雙鍵從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型，用連接到探針如近掃描探針顯微鏡的探針上的光敏分子抓住納米結(jié)構(gòu)的步驟440；通過(guò)將探針移動(dòng)到指定位置，將抓住的納米結(jié)構(gòu)移動(dòng)到指定位置的步驟460；和通過(guò)用第二波長(zhǎng)的光照射光敏分子而使雙鍵從順式構(gòu)型變?yōu)榉词綐?gòu)型，從光敏分子中釋放所述納米結(jié)構(gòu)的步驟480。將探針(如近掃描探針顯微鏡的探針)移動(dòng)到接近納米結(jié)構(gòu)可以通過(guò)利用AFM模式中的探針的尖端來(lái)完成。
在各種典型的實(shí)施方案中，探針可以包括可以測(cè)試光吸收、磁性等的傳感器，或者可以包含由于納米結(jié)構(gòu)的原子力而偏移的線或尖端。
雖然已就典型的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明可以在有一些改進(jìn)的情況下被實(shí)施。例如，本發(fā)明可以用于修理含有納米顆粒作為元件的電路，或者用于構(gòu)筑不能通過(guò)常規(guī)平版印刷方法制備的納米結(jié)構(gòu)。
此外還應(yīng)該注意到，申請(qǐng)人的目的是包括所有權(quán)利要求要素的等同物，即使它們?cè)诤竺娴某绦蛑斜恍薷摹?br> 權(quán)利要求
1.一種分子機(jī)械手，包含包括雙鍵的光敏分子，所述雙鍵響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照射而改變其順式-反式構(gòu)型；和探針，光敏分子連接到其上面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的分子機(jī)械手，其中探針包含近掃描探針顯微鏡的尖端和線中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的分子機(jī)械手，其中探針包含硅、氧化硅、氧化鋁和氧化鈦中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的分子機(jī)械手，其中光敏分子包含偶氮化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的分子機(jī)械手，其中光敏分子還包括兩個(gè)臂，其中兩個(gè)臂中的至少一個(gè)包括所述雙鍵；和位于兩個(gè)臂之間的片段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的分子機(jī)械手，其中兩臂中的第一個(gè)臂包括一個(gè)偶氮雙鍵，兩臂中的第二個(gè)臂不包括偶氮雙鍵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的分子機(jī)械手，其中光敏分子包含單偶氮化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的分子機(jī)械手，其中兩臂中的每一個(gè)包括一個(gè)偶氮雙鍵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的分子機(jī)械手，其中光敏分子包含二偶氮化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的分子機(jī)械手，其中兩臂中的每一個(gè)包括一個(gè)偶氮雙鍵，當(dāng)用選定波長(zhǎng)的光照射時(shí)，所述偶氮雙鍵具有相同的順式-反式構(gòu)型。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的分子機(jī)械手，其中兩臂中的每一個(gè)包括鍵合到所述片段上的第一端，和包括官能團(tuán)R的第二端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的分子機(jī)械手，其中官能團(tuán)R包含烷基、鹵代烷基、芳基、醇、醚、胺、醛、酮、羧酸、酯和酰胺中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求5的分子機(jī)械手，其中所述片段包括共價(jià)鍵合到探針上的官能團(tuán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的分子機(jī)械手，其中所述官能團(tuán)包含硫化物、硫醇和異腈中的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的分子機(jī)械手，其中所述探針涂有一涂層，所述片段的官能團(tuán)共價(jià)鍵合到該涂層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的分子機(jī)械手，其中所述涂層包含金屬涂層，所述金屬涂層包括金、鈀和鉑中的一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的分子機(jī)械手，其中所述涂層包含三氯硅烷和三烷氧基硅烷中的一種，并且所述探針包含導(dǎo)電金屬氧化物。
18.根據(jù)權(quán)利要求5的分子機(jī)械手，其中兩臂中的每一個(gè)具有不同長(zhǎng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的分子機(jī)械手，其中在兩臂之間形成一空間，該空間通過(guò)為兩臂中的每一個(gè)選擇官能團(tuán)R而改變。
20.一種制備分子機(jī)械手的方法，包括將光敏分子共價(jià)鍵合到探針上，所述光敏分子包括響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照而改變其順式-反式構(gòu)型的雙鍵。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的制備分子機(jī)械手的方法，還包括用金屬涂層涂覆探針，其中光敏分子共價(jià)鍵合到該金屬涂層上。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的制備分子機(jī)械手的方法，還包括用三氯硅烷和三烷氧基硅烷中的一種涂覆探針，其中所述探針包含導(dǎo)電金屬氧化物。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的制備分子機(jī)械手的方法，其中與探針的共價(jià)鍵合發(fā)生在光敏分子的兩臂之間的片段上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的制備分子機(jī)械手的方法，其中位于光敏分子的兩臂之間的空間通過(guò)為兩臂中的每一個(gè)選擇官能團(tuán)R而改變。
25.一種移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法，包括通過(guò)用第一波長(zhǎng)的光照射光敏分子，用連接到探針上的光敏分子抓住納米結(jié)構(gòu)；抓住納米結(jié)構(gòu)；通過(guò)將探針移動(dòng)到指定位置，將被抓住的納米結(jié)構(gòu)移動(dòng)到指定位置；和通過(guò)用第二波長(zhǎng)的光照射光敏分子，從光敏分子中釋放所述納米結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法，其中抓住納米結(jié)構(gòu)包括在光敏分子內(nèi)將雙鍵從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法，其中將雙鍵從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型包括將偶氮雙鍵從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖綐?gòu)型。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法，其中釋放納米結(jié)構(gòu)包括在光敏分子內(nèi)將雙鍵從順式構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)榉词綐?gòu)型。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法，其中將雙鍵從順式構(gòu)型變?yōu)榉词綐?gòu)型包括將偶氮雙鍵從順式構(gòu)型變?yōu)榉词綐?gòu)型。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法，還包括通過(guò)采用近掃描探針顯微鏡的原子力模式的操作，將探針移動(dòng)到最接近納米結(jié)構(gòu)的位置。
全文摘要
一種分子機(jī)械手包括含有雙鍵的光敏分子和光敏分子連接到其上面的探針，其中所述雙鍵響應(yīng)選定波長(zhǎng)的光照射而改變其順式－反式構(gòu)型，其中所述探針是例如近掃描探針顯微鏡的探針。一種制備分子機(jī)械手的方法包括將光敏分子共價(jià)鍵合到探針上。一種移動(dòng)納米結(jié)構(gòu)的方法包括用分子機(jī)械手可控地抓住、移動(dòng)和釋放納米結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C07C323/48GK1583545SQ20041004908
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者A·阿夫扎里-阿達(dá)卡尼, P·查德哈里 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司