RU2675202C1

RU2675202C1 - Scanning probe of atomic-force microscope with separated television controlled nanocomposite radiating element doped by quantum points and magnetic nanoparticles of core-shell structure

Info

Publication number: RU2675202C1
Application number: RU2017146144A
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Линьков; Юрий Владимирович Линьков; Павел Владимирович Линьков
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2018-12-17

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to a measuring technique and can be used in atomic force microscopy for diagnosing nanoscale structures. Essence of the invention lies in the fact that the magnetically transparent cantilever is connected to an electrically conductive magnetically transparent probe needle, the top of which is movably connected by means of two nested carbon nanotubes with a magnetically transparent detachable and autonomously functioning glass sphere with through nanometer pores filled with quantum dots and magnetic nanoparticles with the same orientation of the core-shell structure poles. Remote control of the excitation of the quantum dots of the core-shell structure and their autonomous movement along the Z coordinate when scanning the side walls of the nanochambers of the object being diagnosed is carried out with the help of two external counter-directed synchronized electromagnetic fields.EFFECT: technical result is the ability to scan nanochambers at the Z coordinate, the depth of which is greater than the length of the probe needle, with simultaneous combination of point thermal and electromagnetic with optical wavelength effects on the walls of nanochamber with simultaneous measurement of electrical characteristics of this stimulating effect at one point on the surface of the object of diagnosis with the coordinates X, Y, without affecting the neighboring areas.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.The invention relates to measuring technique and can be used in probe scanning microscopy and atomic force microscopy for the diagnosis and study of nanoscale structures.

Известен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками структуры ядро-оболочка, включающий кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, соединенной за счет продевания ее вершины с трением на расстояние, равное максимальной глубине исследуемых наноколодцев, в одну из нанометровых сквозных пор стеклянной сферы, покрытой защитным прозрачным слоем, сквозные нанометровые поры которой, заполнены квантовыми точками структуры ядро-оболочка, внешний источник возбуждения квантовых точек [1].A known probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots of the core-shell structure, including a cantilever with an electrically conductive probe needle, connected by threading its apex with friction to a distance equal to the maximum depth of the studied nanowells, into one of the nanometer through glass pores sphere covered with a protective transparent layer, the through nanometer pores of which are filled with quantum dots of the core-shell structure, an external source of quantum excitation out points [1].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности осуществления полного сканирования по координате Z боковых стенок глубоких или сквозных наноколодцев, глубина которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, с одновременным сочетанием комбинаций точечного теплового, магнитного, и электромагнитного с оптической длиной волны воздействия, с одновременным измерением характеристик электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования с координатами X, Y, без влияния на соседние участки.A disadvantage of the known technical solution is the lack of the ability to perform a full scan along the Z coordinate of the side walls of deep or through nanowells, the depth of which is greater than the length of the electrically conductive magnetically transparent probe needle, while combining combinations of point thermal, magnetic, and electromagnetic with an optical exposure wavelength, while measuring electrical response to this stimulating effect at one common point on the surface of the object nostirovaniya with coordinates X, Y, without affecting adjacent portions.

Известен зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий магнитопрозрачные кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, соединенной с магнитопрозрачной стеклянной сферой, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, покрытой защитным свето-магнитопрозрачным полимерным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, внешний источник магнитного поля в виде плоской микрокатушки, соединенной с выходом ЦАП [2].A probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, including a magnetically transparent cantilever with an electrically conductive probe needle connected to a magnetically transparent glass sphere containing through nanometer pores of small and large diameters filled with quantum dots respectively, is known. magnetic nanoparticles of the core-shell structure coated with a protective light-magneto-transparent polymer layer, an external source source of excitation of quantum dots, an external source of magnetic field in the form of a flat microcoil connected to the output of the DAC [2].

Наиболее близким по технической сущности является сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной стеклянной сфере, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытыми защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, внешний источник возбуждения квантовых точек, внешний источник магнитного поля в виде плоской микрокатушки, соединенной с выходом ЦАП [3].The closest in technical essence is a scanning probe of an atomic force microscope with a nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, including a two-layer carbon nanotube, magnetically transparent cantilever with an electrically conductive probe needle, inserted into a small diameter carbon nanotube, which a larger diameter nanotube whose outer surface is fixed in a magnetically transparent glass sphere containing through nano small and large diameter pores filled with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure respectively, coated externally with a protective opto-magnetically transparent polymer layer, an external source of excitation of quantum dots, an external source of magnetic field in the form of a flat micro coil connected to the output of the DAC [3] .

Отличие предлагаемого технического решения от изложенных выше решений заключается в том, что магнитопрозрачная стеклянная сфера, соединенная с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой через двухслойную углеродную нанотрубку, может отстыковываться за счет управляемого соскальзывания с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы и, отделившись, продолжать функционирование автономно, погружаясь в наноколодец на глубину большею чем длина электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, что позволяет осуществлять оптическое и тепловое стимулирование удаленных, ранее не доступных участков исследуемого объекта, при линейном реверсивном перемещении под действием встречно-направленных внешних индивидуально управляемых магнитных полей, создаваемых двумя плоскими микрокатушками и двумя встречно-направленными источниками внешнего возбуждения квантовых точек, без отрыва электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы от контролируемой точки наноструктуры.The difference between the proposed technical solution and the above solutions lies in the fact that a magnetically transparent glass sphere connected to an electrically conductive magnetically transparent probe through a two-layer carbon nanotube can be undocked by controlled sliding from an electrically conductive magnetically transparent probe and, when separated, continue to function autonomously, immersed in a nanowire to a depth greater than the length of the electrically conductive magnetically transparent probe needle, which allows the wasp to provide optical and thermal stimulation of remote, previously unavailable sections of the studied object, with linear reverse movement under the action of counter-directed external individually controlled magnetic fields created by two flat micro coils and two counter-directed sources of external excitation of quantum dots, without detaching the electrically conductive magnetically transparent probe needle from the controlled point of the nanostructure.

Техническим результатом является возможность осуществления полного сканирования по координате Z боковых стенок глубоких или сквозных наноколодцев, глубина которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, с одновременным сочетанием комбинаций точечного теплового, магнитного, и электромагнитного с оптической длиной волны воздействия, с одновременным измерением характеристик электрического отклика на это стимулирующее воздействие в одной общей точке поверхности объекта диагностирования с координатами X, Y, без влияния на соседние участки.The technical result is the ability to perform a full scan along the Z coordinate of the side walls of deep or through nanowells, the depth of which is greater than the length of the electrically conductive magnetically transparent probe needle, while combining combinations of point thermal, magnetic, and electromagnetic effects with an optical wavelength, while measuring the characteristics of the electrical response to this is a stimulating effect at one common point on the surface of the diagnostic object with the coordinates X, Y, without affecting neighboring areas.

Технический результат предложенного изобретения достигается совокупностью существенных признаков, а именно: сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, включающий двухслойную углеродную нанотрубку, магнитопрозрачные кантилевер с электропроводящей зондирующей иглой, продетой в углеродную нанотрубку малого диаметра, которая вложена в нанотубку большего диаметра, наружная поверхность которой закреплена в магнитопрозрачной стеклянной сфере, содержащей сквозные нанометровые поры малого и большого диаметра, заполненные соответственно квантовыми точками и магнитными наночастицами с одинаковым направлением ориентации полюсов, структуры ядро-оболочка, с внешней стороны покрытыми защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем, первый внешний источник возбуждения квантовых точек, первый внешний источник магнитного поля, в виде первой плоской микрокатушки, соединенной с выходом первого ЦАП, второй внешний источник возбуждения квантовых точек, второй внешний источник магнитного поля в виде второй плоской микрокатушки, размещенной на оптомагнитопрозрачной подложке, второй ЦАП, С-образную синхронно-центрирующею скобу, прикрепленную верхней частью к кантилеверу а нижней частью ко второму внешнему источнику возбуждения квантовых точек, второй ЦАП соединен со вторым внешним источником магнитного поля в виде второй плоской микрокатушки, размещенной на оптомагнитопрозрачной подложке, закрепленной на нижней оконечной части С-образной синхронно-центрирующей магнитопрозрачной скобы, на противоположной верхней оконечной части которой закреплена первая плоская микрокатушка плоской поверхностью параллельно плоским поверхностям второй микрокатушки и параллельно расположенной между ними оптомагнитопрозрачной подложки с размещенным на ее лицевой стороне объектом диагностирования, причем, оптическая ось второго источника возбуждения квантовых точек выставлена так, что она проходит через центры первой и второй плоских микрокатушек и центр магнитопрозрачной стеклянной сферы.The technical result of the proposed invention is achieved by a combination of essential features, namely: a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure, including a two-layer carbon nanotube, magnetically transparent cantilever with an electrically conductive probing needle, small diameter carbon nanotube, which is embedded in a larger diameter nanotube, the outer surface which is fixed in a magnetically transparent glass sphere containing through nanometer pores of small and large diameters, filled respectively with quantum dots and magnetic nanoparticles with the same direction of pole orientation, core-shell structures coated on the outside with a protective optically magnetically transparent polymer layer, the first external source of excitation of quantum dots , the first external magnetic field source, in the form of a first flat micro coil connected to the output of the first DAC, a second external source to the excitation of quantum dots, a second external source of magnetic field in the form of a second flat microcoil placed on an optically magnetically transparent substrate, a second DAC, a C-shaped synchronously centering bracket attached to the cantilever by the upper part and the second external source of quantum dot excitation, the second DAC connected to a second external source of magnetic field in the form of a second flat microcoil placed on an opto-magnetically transparent substrate, mounted on the lower end of the C-shaped synchronously-priced magnetically transparent bracket, on the opposite upper end of which the first flat microcoil is fixed with a flat surface parallel to the flat surfaces of the second microcoil and a parallel magneto-transparent substrate with a diagnostic object placed on its front side, and the optical axis of the second quantum dot excitation source is set so that it passes through the centers of the first and second flat microcoils and the center of the magnetically transparent glass sphere.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлен сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка. На фиг. 2 представлен выносной элемент А (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе, поясняющий конструкцию сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка. На фиг. 3 представлен выносной элемент А (10:1) в увеличенном масштабе и в разрезе в период автономного функционирования отделяемого телеуправляемого нанокомпозитного излучающего элемента сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка.The invention is illustrated in FIG. 1, which presents a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure. In FIG. Figure 2 shows an extension element A (10: 1) on an enlarged scale and in section, illustrating the design of a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of a core-shell structure. In FIG. Figure 3 shows the extension element A (10: 1) on an enlarged scale and in section during the autonomous operation of a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element of a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure.

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка фиг. 1, включает магнитопрозрачный кантилевер 1, соединенный с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, магнитопрозрачную стеклянную сферу 3 с нанометровыми сквозными порами малого 4 диаметра, и с нанометровыми сквозными порами большого 5 диаметра, квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка, магнитные 7 наночастицы структуры ядро-оболочка, двухслойную углеродную нанотрубку 8, состоящею из вложенной одна в другую внутреннею углеродную нанотрубку малого диаметра 9, и внешнею углеродную нанотрубку большего диаметра 10, первый внешний источник возбуждения квантовых точек 11, второй внешний источник возбуждения квантовых точек 12, первую плоскую 13 микрокатушку, вторую плоскую 14 микрокатушку, первый цифро-аналоговой преобразователь (ЦАП) 15, второй цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 16, С-образную синхронно-центрирующею магнитопрозрачную скобу 17. Также на фиг.1 представлена оптомагнитопрозрачная подложка 18 с размещенным на ней диагностируемым объектом 19, содержащим наноколодцы, заполненные электропроводяцей жидкостью, в момент соприкосновения его с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2. Элементы 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 приведены в увеличенном масштабе на фиг.2 и фиг. 3.A scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure of FIG. 1 includes a magnetically transparent cantilever 1 connected to an electrically conductive magneto-transparent probing needle 2, a magnetically transparent glass sphere 3 with nanometer through pores of small 4 diameters, and with nanometer through pores of large 5 diameters, quantum dots 6 of the core-shell structure, 7 magnetic nanoparticles of the core structure shell, a two-layer carbon nanotube 8, consisting of a small diameter 9 inner carbon nanotube inserted into one another, and a larger diameter outer carbon nanotube 10, the first outer the first source of excitation of quantum dots 11, the second external source of excitation of quantum dots 12, the first flat 13 microcoil, the second flat 14 microcoil, the first digital-to-analog converter (DAC) 15, the second digital-to-analog converter (DAC) 16, C-shaped synchronously the centering magneto-transparent bracket 17. Also, Fig. 1 shows an opto-magnetically transparent substrate 18 with a diagnosed object 19 located on it, containing nanowells filled with an electrically conductive liquid, at the moment of contact with the electrically conductive minutes magnitoprozrachnoy probe needle 2. Elements 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 are shown in enlarged scale in Figures 2 and FIG. 3.

С помощью С-образной синхронно-центрирующей скобы 17, осуществляется синхронное перемещение кантилевера 1 с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, по координатам X, Y и первой плоской микрокатушки 13 синхронно с второй плоской микрокатушки 14, которые жестко закреплены и выставлены параллельно друг другу с юстировкой их центров по одной оси проходящей через центр магнитопрозрачной стеклянной сферы 3, и оптическую ось второго внешнего источника возбуждения квантовых точек 12, осуществляющего возбуждение квантовых точек структуры ядро-оболочка 6 с обратной стороны оптомагнитопрозрачной подложки 18, которые недоступны для возбуждения с лицевой стороны первым внешним источником возбуждения квантовых точек 11 из-за большой глубины погружения или из-за реакции живого биологического объекта диагностирования 19 на воздействия вызывающее деформацию (искривление) стенок сканируемого наноколодца.Using a C-shaped synchronously centering bracket 17, the cantilever 1 is synchronously moved with an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2, along the X, Y coordinates and the first flat micro coil 13 in synchronization with the second flat micro coil 14, which are rigidly fixed and aligned parallel to each other with the adjustment their centers along one axis passing through the center of the magnetically transparent glass sphere 3, and the optical axis of the second external source of excitation of quantum dots 12, which excites quantum dots core-shell 6 from the back side of the opto-magnetically transparent substrate 18, which are not accessible for excitation from the front side by the first external source of excitation of quantum dots 11 due to the large immersion depth or due to the reaction of a living biological diagnostic object 19 to the effects of deformation (distortion) of the walls scanned nanowell.

Первый внешний источник возбуждения квантовых точек 11 осуществляет возбуждение квантовых точек на начальных стадиях погружения (сканирования), расположенных в верхней полусфере магнитопрозрачной стеклянной сферы 3.The first external source of excitation of quantum dots 11 carries out the excitation of quantum dots at the initial stages of immersion (scanning), located in the upper hemisphere of a magnetically transparent glass sphere 3.

Второй внешний источник возбуждения квантовых точек 12 осуществляет возбуждение квантовых точек на конечных стадиях погружения (сканирования), расположенных на нижней полусфере магнитопрозрачной стеклянной сферы 3.The second external source of excitation of quantum dots 12 carries out the excitation of quantum dots at the final stages of immersion (scanning) located on the lower hemisphere of a magnetically transparent glass sphere 3.

В зависимости от программы исследований и для определения электрических реакций на определенной глубине погружения временныеDepending on the research program and for determining electrical reactions at a certain depth of immersion, temporary

комбинации импульсов возбуждений с длиной волны λ 1 квантовых точек, расположенных в верхней или в нижней полусфере, могут происходить одновременно или раздельно, по мере перемещения магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 по наноколодцу.combinations of excitation pulses with a wavelength of λ 1 quantum dots located in the upper or lower hemisphere can occur simultaneously or separately, as the magnetically transparent glass sphere 3 moves along the nanowell.

Элементы 1, 2, 3, 17 выполнены магнитопрозрачными (магнитодиэлектрическими), что достигается отсутствием в их структурах ферромагнитных примесей. Нанометровые сквозные поры малого 4 диаметра заполнены квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, возбуждение которых осуществляется первым внешним источником возбуждения квантовых точек 11 (например, лазерным диодом), расположенным у основания магнитопрозрачного кантилевера 1 с направлением излучения, ориентированным на центр магнитопрозрачной стеклянной сферы 3. Нанометровые сквозные поры большого 5 диаметра заполнены магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка. Вторая плоская микрокатушка 14 размещена на оптомагнитопрозрачной подложке для прохождения через нее излучения с длиной волны λ 1, для возбуждения перемещаемых в исследуемом наноколодце квантовых точек структуры ядро-оболочка 6 с обратной стороны оптомагнитопрозрачной подложки 18. Ядро каждой магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка состоит из магнитожесткого материала, а внешняя оболочка сформирована из магнитомягкого материала. Дистанционное управление траекторией и скоростью реверсивного перемещения магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 по наноколодцу объекта диагностирования 19 осуществляется за счет взаимодействия постоянного магнитного поля магнитных 7 нано частиц структуры ядро-оболочка с изменяющимся (по величине и вектору направления) магнитным полем, создаваемым первой плоской 13 и второй плоской 14 микрокатушками, состоящими из одного или нескольких спиралевидных витков, выводы которых соединены соответственно с выходами первого ЦАП 15 и второго ЦАП 16. Тип используемых первого и второго ЦАП 15 и ЦАП 16 (их разрядность и быстродействие) определяется диапазоном проводимых диагностических исследований.Elements 1, 2, 3, 17 are made magnetically transparent (magnetodielectric), which is achieved by the absence of ferromagnetic impurities in their structures. The nanometer through pores of small 4 diameters are filled with quantum dots 6 of the core-shell structure, the excitation of which is carried out by the first external source of excitation of quantum dots 11 (for example, a laser diode) located at the base of the magnetically transparent cantilever 1 with the radiation direction oriented to the center of the magnetically transparent glass sphere 3. The nanometer through pores of a large 5 diameter are filled with magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure. The second flat microcoil 14 is placed on an opto-magnetically transparent substrate for passing radiation with a wavelength of λ 1 through it, for exciting quantum dots of the core-shell 6 structure moved in the nanowell under study on the reverse side of the opto-magnetically transparent substrate 18. The core of each magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure consists of magnetically hard material, and the outer shell is formed of soft magnetic material. Remote control of the trajectory and speed of the reverse movement of the magnetically transparent glass sphere 3 along the nanowell of the diagnostic object 19 is carried out due to the interaction of the constant magnetic field of magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure with a changing (in magnitude and direction vector) magnetic field created by the first plane 13 and second plane 14 micro coils, consisting of one or more spiral turns, the terminals of which are connected respectively to the outputs of the first DAC 15 and the second DAC 16 The type of the first and second DAC 15 and DAC 16 used (their capacity and speed) is determined by the range of diagnostic tests.

На выносном элементе А (10:1) фиг. 2 представлены элементы в разрезе, где: магнитопрозрачная стеклянная сфера 3, с нанометровыми сквозными порами 4 малого диаметра, заполненными квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка, нанометровые сквозные поры большого 5 диаметра заполнены магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка.On the extension element A (10: 1) of FIG. Figure 2 shows the elements in the section, where: a magnetically transparent glass sphere 3, with nanometer through pores 4 of small diameter, filled with quantum dots 6 of the core-shell structure, nanometer through pores of large 5 diameter are filled with magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure.

Магнитопрозрачная стеклянная сфера 3 соединена с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2, через двухслойную углеродную нанотрубку 8 структуры типа «русская матрешка» (russian dolls), представляющую совокупность коаксиально вложенных друг в друга однослойных углеродных нанотрубок 9 и 10, с расстоянием между соседними графитовыми слоями (межтрубочное расстояние), близким к величине (приближенно равным) 0,34 нм, при котором силы Ван-дер-Ваальса минимальны. Вложенные одна в другую однослойные углеродные нанотрубоки 9, 10 образуют наноподшипник скольжения для перемещения магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 по электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей 2 игле с минимальным трением. Внутренняя поверхность вложенной углеродной нанотрубки малого диаметра 9 соединена с поверхностью электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, а внешняя поверхность внешней углеродной нанотрубки большего диаметра 10 продета и закреплена в одной из нанометровых сквозных пор малого диаметра 4 магнитопрозрачной стеклянной сферы 3, покрытой защитным оптомагнитопрозрачным полимерным слоем.A magnetically transparent glass sphere 3 is connected to an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 through a two-layer carbon nanotube 8 of the Russian dolls type, representing a set of single-layer carbon nanotubes 9 and 10 coaxially inserted into each other, with the distance between adjacent graphite layers (interflow distance), close to the value (approximately equal) of 0.34 nm, at which the van der Waals forces are minimal. Single-walled single-walled carbon nanotubes 9, 10 inserted into one another form a sliding nanosized bearing to move a magnetically transparent glass sphere 3 along an electrically conductive magnetically transparent probe 2 needle with minimal friction. The inner surface of the embedded carbon nanotube of small diameter 9 is connected to the surface of the electrically conductive magnetically transparent probe needle 2, and the outer surface of the outer carbon nanotube of larger diameter 10 is threaded and fixed in one of the nanometer through pores of small diameter 4 of the magnetically transparent glass sphere 3, coated with a protective optically magnetically transparent polymer layer.

Минимальный диаметр магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 определяется минимальным количеством легированных в нее квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка и магнитных наночастич 7 структуры ядро-оболочка, образующих в совокупности нанокомпозитный излучающий элемент, параметры электромагнитного излучения которого определяются классом диагностируемого объекта 19. Стрелками указываются направления входящего λ 1 и преобразованного λ 2 по длине волны излучения, где λ 1 -длина волны внешнего электромагнитного излучения для возбуждения квантовых точек структуры ядро-оболочка 6, вызывающего их люминесценцию, λ 2 - длина волны люминесценции квантовых точек структуры ядро-оболочка 6, смещенных на стоксовый сдвиг относительно длины волны λ 1. Стрелками с символом

1 и

2 (первый и второй векторы магнитной индукции) показано направление магнитных силовых линий внешних магнитных полей, создаваемых первой плоской 13 и второй плоской 14 микрокатушками. Внешнее магнитное поле осуществляет притяжение или отталкивание магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка, закрепленных в корпусе магнотопрозрачной стеклянной сферы 3, которая в свою очередь перемещает закрепленные в ней квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка, при взаимодействии разнополярных или однополярных магнитных полей. Двунаправленной стрелкой с символом ΔZ показан примерный диапазон сканирования боковых стенок наноколодцев по координате Z объекта диагностирования 19.The minimum diameter of a magnetically transparent glass sphere 3 is determined by the minimum number of quantum dots 6 of the core-shell structure and magnetic nanoparticles 7 of the core-shell structure doped into it, which together form a nanocomposite emitting element, the electromagnetic radiation parameters of which are determined by the class of the diagnosed object 19. The arrows indicate the directions of the incoming λ 1 and converted λ 2 along the radiation wavelength, where λ 1 is the wavelength of external electromagnetic radiation to excite tovyh points core-shell structure 6, causing their luminescence, λ 2 - length of the quantum dot luminescence wave structure of the core-shell 6, being offset relative Stokes shift wavelength λ 1. The arrows with the symbol

1 and

2 (the first and second magnetic induction vectors) shows the direction of the magnetic lines of force of the external magnetic fields generated by the first flat 13 and second flat 14 microcoils. An external magnetic field attracts or repels magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure, fixed in the body of a magnetically transparent glass sphere 3, which in turn moves the quantum dots 6 of the core-shell structure fixed in it during the interaction of bipolar or unipolar magnetic fields. The bidirectional arrow with the symbol ΔZ shows the approximate scanning range of the side walls of nanowells along the Z coordinate of the diagnostic object 19.

В зависимости от видов объектов диагностирования, методов диагностирования (например, диагностирование магнито-оптоэлектронных наноструктур или элементов магнито-термо-светочувствительных наноструктур живых биологических объектов при проведении исследований в области нейрофотоники), используемые для легирования квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка могут быть как со стоксовым, так и антистоксовым сдвигом длины волны электромагнитного излучения относительно внешнего источника возбуждения квантовых точек 11 (т.е. длина волны λ 1 больше λ 2 или λ 1 меньше λ 2). Это условие обусловлено требованием помехозащищенности, тем, чтобы λ 1 находилась вне диапазона длин волн, на которые реагируют все исследуемые участки диагностируемого объекта 19, а стимулирование диагностируемого объекта 19 осуществлялось только излучением квантовых точек 6 структуры ядро-оболочка с длиной волны λ 2, которая вызывает появление электрических сигналов откликов в точке соприкосновения вершины магнотопрозрачной электропроводящей зондирующей иглы 2 с электропроводящим участком диагностируемого объекта 19.Depending on the types of objects to be diagnosed, diagnostic methods (for example, the diagnosis of magneto-optoelectronic nanostructures or elements of magneto-thermo-photosensitive nanostructures of living biological objects when conducting research in the field of neurophotonics), quantum dots 6 of the core-shell structure used for doping can be Stokes and anti-Stokes shift of the wavelength of electromagnetic radiation relative to the external source of excitation of quantum dots 11 (i.e. wavelength λ 1 olshe λ 2, or λ 1 less than λ 2). This condition is due to the requirement of noise immunity, so that λ 1 is outside the wavelength range to which all the studied sections of the diagnosed object 19 respond, and the diagnosed object 19 is stimulated only by emission of quantum dots 6 of the core-shell structure with a wavelength of λ 2, which causes the appearance of electrical response signals at the point of contact of the top of the magnetically transparent electrically conductive probe needle 2 with the electrically conductive portion of the diagnosed object 19.

Длина волны поглощения λ 1 каждой квантовой точкой 6 структуры ядро-оболочка и длина волны излучения λ 2 каждой квантовой точки 6 структуры ядро-оболочка определяется ее диаметром (в основном от 2 до 20 нанометров), сочетанием материала ядра и материала оболочки, их составом, спектром пропускания защитной прозрачной полимерной пленки и технологией изготовления самой квантовой точки структуры ядро-оболочка. Длина волны электромагнитного излучения квантовых точек, направленная на объект диагностирования, может находиться как в оптическом диапазоне, так и за его пределами, от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного излучения.The absorption wavelength λ 1 of each quantum dot 6 of the core-shell structure and the radiation wavelength λ 2 of each quantum dot 6 of the core-shell structure is determined by its diameter (mainly from 2 to 20 nanometers), a combination of core material and shell material, their composition, the transmission spectrum of the protective transparent polymer film and the manufacturing technology of the quantum dot of the core-shell structure itself. The wavelength of electromagnetic radiation of quantum dots, aimed at the object of diagnosis, can be both in the optical range and beyond, from ultraviolet to near infrared radiation.

Ядро каждой квантовой точки 6 структуры ядро-оболочка может, например, включать, по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS, и ZnO, но не ограничивается ими. Оболочка каждой квантовой точки 6 структуры ядро-оболочка может включать в себя, по крайней мере один материал, выбранный из группы, состоящей из CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, и HgSe, но этими вариантами не ограничивается.The core of each quantum dot 6 of the core-shell structure may, for example, include at least one material selected from the group consisting of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS, and ZnO limited to them. The shell of each quantum dot 6 of the core-shell structure may include at least one material selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe, and HgSe, but not limited to .

Ферромагнитное ядро магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка может, например, включать по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из Fe, Со, Ni, FeOFe₂O_3; NiOFe₂O₃, CuOFe₂O₃, MgOFe₂O₃, MnBi, MnSb, MnOFe₂O₃, CrO₂, MnAs, SmCo, FePt, или их комбинации, но не ограничивается ими. Размер ядра одной магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка может варьироваться от 3 нм до 20 нм. Внешняя оболочка (окружающая магнитный сердечник) магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка сформирована из магнитомягкого или суперпарамагнитного материала, например, может включать, по меньшей мере один материал, выбранный из групп, состоящих из Fe₃O₄, FeO, CoFe₂O_4; MnFe₂O₄, NiFe₂O₄, ZnMnFe₂O₄ или их комбинации, но не ограничивается ими. Внешняя оболочка может иметь толщину в диапазоне от 0,5 нм до 3 нм. Внешняя оболочка защищает ядро от окисления и повышает магнитные свойства магнитной наночастицы 7 структуры ядро-оболочка и может покрываться дополнительной биосовместимой оболочкой, что, в свою очередь, защищает исследуемый биологический диагностируемый объект 19 при частичном повреждении общей защитной оболочки магнитопрозрачной стеклянной сферы 3.The ferromagnetic core of a magnetic nanoparticle 7 of a core-shell structure may, for example, include at least one material selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, FeOFe ₂ O _3; NiOFe ₂ O ₃ , CuOFe ₂ O ₃ , MgOFe ₂ O ₃ , MnBi, MnSb, MnOFe ₂ O ₃ , CrO ₂ , MnAs, SmCo, FePt, or a combination thereof, is not limited to. The core size of one magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure can vary from 3 nm to 20 nm. The outer shell (surrounding the magnetic core) of the magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure is formed of soft magnetic or superparamagnetic material, for example, may include at least one material selected from the groups consisting of Fe ₃ O ₄ , FeO, CoFe ₂ O _4; MnFe ₂ O ₄ , NiFe ₂ O ₄ , ZnMnFe ₂ O _4, or combinations thereof, but is not limited to. The outer shell may have a thickness in the range from 0.5 nm to 3 nm. The outer shell protects the core from oxidation and increases the magnetic properties of the magnetic nanoparticle 7 of the core-shell structure and can be covered with an additional biocompatible shell, which, in turn, protects the studied biological diagnosed object 19 with partial damage to the general protective shell of the magnetically transparent glass sphere 3.

Для осуществления изобретения могут быть использованы, например, известные технологии изготовления магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка [4, 5, 6].For the implementation of the invention can be used, for example, well-known manufacturing techniques of magnetic nanoparticles of the core-shell structure [4, 5, 6].

Для осуществления изобретения кроме классических квантовых точек структуры ядро-оболочка могут быть использованы и ядро-многооболочные квантовые точки [7].To implement the invention, in addition to classical quantum dots of the core-shell structure, core-multi-shell quantum dots can also be used [7].

Изготовление излучающего элемента осуществляется легированием магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 магнитными 7 наночастицами структуры ядро-оболочка и квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка и выполняется за счет проникновения магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка в нанометровые поры 5 большого диаметра и, затем, за счет проникновения квантовых 6 точек структуры ядро-оболочка в оставшиеся не заполненными нанометровые поры малого 4 диаметра магнитопрозрачной стеклянной сферы 3. Например, процесс легирования может осуществляться по технологии известного метода за счет погружения элемента из стекла с нанометровыми порами в раствор из двух или более квантовых точек с последующей сушкой на воздухе и заполнением оставшихся между квантовыми точками пустот смолой [8].The manufacturing of the emitting element is carried out by doping a magnetically transparent glass sphere with 3 magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure and quantum dots 6 of the core-shell structure and is performed due to the penetration of magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure into nanometer pores 5 of large diameter and then due to the penetration of quantum 6 points of the core-shell structure into the remaining non-filled nanometer pores of a small 4 diameter magnetically transparent glass sphere 3. For example, the doping process can be carried out vlyatsya technology known method due to the dipping of the glass element with nanometer-sized pores in a solution of two or more quantum dots, followed by drying in air and filling the remaining void between the quantum dots resin [8].

Вершина электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 может быть реализована, например, по известной технологии выращивания металлических зондов для атомно-силовых микроскопов из нанопроволки [9].The top of the electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 can be realized, for example, by the known technology of growing metal probes for atomic force microscopes from a nanowire [9].

Многослойная углеродная нанотрубка 8 состоящая из однослойной нанотрубки 9, малого диаметра вложенной в однослойную нанотрубку большего диаметра 10 (в совокупности, используемые в качестве наноподшипника скольжения), может быть соединена с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой при помощи атомно-силового микроскопа или изготовлена выращиванием на электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей игле 2 при помощи известной технологии выращивания многослойной углеродной нанотрубки (используемой в качестве наноподшипника) непосредственно на оси вращения ротора НЭМС (нано электромеханической системы) электродвигателя или гироскопа с наружным диаметром внешней углеродной нанотрубки от 10 нм [10].A multilayer carbon nanotube 8 consisting of a single-walled nanotube 9, a small diameter embedded in a single-walled nanotube with a larger diameter 10 (collectively used as a sliding nanoparticle), can be connected to an electrically conductive magnetically transparent probe using an atomic force microscope or made by growing on an electrically conductive magnetoproduct probe needle 2 using a known technology for growing a multilayer carbon nanotube (used as nanoships Single) directly with the rotor rotation axis NEMS (nano-electromechanical systems) or Gyro motor with an outer diameter of the outer carbon nanotubes 10 nm [10].

Сканирующий зонд атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицими структуры ядро-оболочка, работает следующим образом: магнитопрозрачный кантилевер 1 с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглой 2 подводится к объекту диагностирования 19, расположенному на оптомагнитопрозрачной подложке 18, и касается поверхности электропроводящей жидкости, которой заполнен наноколодец объекта диагностирования 19 (фиг. 2), получая данные об электрических характеристиках элемента объекта диагностирования 19, до включения и после включения первого внешнего источника возбуждения квантовых точек 11 с длиной волны λ 1. В результате квантовые точки 6 структуры ядро-оболочка возбуждают поверхность наноколодца диагностируемого объекта 19 излучением длинной волны λ 2, определенной в зависимости от выбранного материала квантовой точки 6 структуры ядро-оболочка и соотношения диаметра ядра к толщине окружающей его оболочки. В зависимости от требуемых режимов, диагностирование может проходить как в непрерывном режиме люминесценции, так и в импульсном режиме флуоресценции (т.е. освещение локального участка объекта диагностирования только излучением λ 2 квантовых точек в интервале, равному времени их флуоресценции, после выключения первого внешнего источника возбуждения квантовых точек 11 с целью исключения посторонних засветок и помех).The scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure operates as follows: a magnetically transparent cantilever 1 with an electrically conductive magnetically transparent probe 2 is fed to a diagnostic object 19 located on an 18 magnetically transparent touches the surface of the electrically conductive liquid, which is filled with the nanowell of the object of diagnosis 19 (Fig. 2), receiving data e about the electrical characteristics of the element of the diagnostic object 19, before and after switching on the first external source of excitation of quantum dots 11 with a wavelength of λ 1. As a result, quantum dots 6 of the core-shell structure excite the nanoscale surface of the diagnosed object 19 by long-wave radiation λ 2 defined in depending on the selected material of the quantum dot 6 of the core-shell structure and the ratio of the core diameter to the thickness of the surrounding shell. Depending on the required modes, the diagnostics can take place both in the continuous luminescence mode and in the pulsed fluorescence mode (i.e., illumination of the local part of the diagnostic object only with radiation of λ 2 quantum dots in an interval equal to the time of their fluorescence after turning off the first external source excitation of quantum dots 11 in order to eliminate extraneous light and interference).

Одновременно на вход первого ЦАП 15 подается двоичный код, который в зависимости от выбранной программы исследований, определяет форму и частоту повторения электрического сигнала, поступающего на обмотку первой плоской 13 микрокатушки, создающей внешнее управляющее магнитное поле (

1), направленное на центр перемещаемой по координате Z магнитопрозрачной стеклянной сферы 3. Магнитные полюса всех магнитных 7 наночастиц структуры ядро-оболочка постоянно ориентированы параллельно электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей игле 2 и в совокупности образуют структуру со свойствами постоянного магнита.At the same time, a binary code is supplied to the input of the first DAC 15, which, depending on the chosen research program, determines the shape and repetition rate of the electric signal fed to the winding of the first flat 13 microcoil, which creates an external control magnetic field (

1) directed to the center of the magnetically transparent glass sphere moved along the Z coordinate 3. The magnetic poles of all magnetic 7 nanoparticles of the core-shell structure are constantly oriented parallel to the electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 and together form a structure with the properties of a permanent magnet.

Под действием электрических управляющих сигналов с выхода первого ЦАП 15 и второго ЦАП 16 (например, чередующихся импульсов с положительной и отрицательной полярностью, различной амплитудой и длительностью) первая плоская 13 микрокатушка и вторая 14 плоская микрокатушка создают внешнее магнитное поле, с той или иной величиной и направлением магнитных силовых линий, в соответствии с направлением которых при взаимодействии постоянного магнитного поля магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 с переменным магнитным полем, создаваемым первой 13 и второй 14 плоскими микрокатушками в диапазоне ΔZ происходит последовательное перемещение магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 с квантовыми точками 6 структуры ядро-оболочка вниз или вверх по координате Z параллельно сканируемой боковой стенки наноколодца объекта диагностирования 19. При диагностировании глубоких наноколодцев, глубина которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы (возможно в несколько раз), на вход второго ЦАП 16 подается код, который увеличивает ток, проходящий по обмотке второй плоской микрокатушки 14, которая, в свою очередь, увеличивает силу притяжения магнитных наночастиц структуры ядро-оболочка 7, размещенных в магнитопрозрачной стеклянной сфере 3. В результате магнитопрозрачная стеклянная сфера 3 соскальзывает с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2 и начинает погружаться на дно наноколодца (фиг. 3), одного из элементов объекта диагностирования 19. Скорость сканирования стенок наноколодца определяется скоростью изменения двоичного кода, поступающего на вход первого ЦАП 15 и второго 16 ЦАП. В режиме «погружение» (фиг. 3) первая плоская микрокатушка 13 создает поле

1 и осуществляет функции торможения или подталкивания магнитопрозрачной стеклянной сферы 3 (в зависимости от полярности сигналов подаваемых на первую микрокатушку 13, она создает магнитное поле, которое притягивает или отталкивает магнитные наночастицы структуры ядро-оболочка 7, расположенные в магнитопрозрачной стеклянной сфере 3), а вторая микрокатушка 14 осуществляет функции стаскивания стеклянной сферы 3 с электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, при выполнении условия (

1 <

2). При обратном сканировании (в режиме «всплытие») соотношение величин

1 и

2 меняются местами (

1 >

2). И магнитопрозрачная стеклянная сфера 3, пристыковавшись, занимает исходное положение на вершине электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы 2, (если по программе исследований требуется ее возвращение). После этого осуществляется переход к исследованию следующего наноколодца.Under the influence of electrical control signals from the output of the first DAC 15 and the second DAC 16 (for example, alternating pulses with positive and negative polarity, different amplitude and duration), the first flat 13 microcoil and the second 14 flat microcoil create an external magnetic field with one or another magnitude and the direction of the magnetic lines of force, in accordance with the direction of which, in the interaction of a constant magnetic field of a magnetically transparent glass sphere 3 with an alternating magnetic field created by the first 13 and With 14 flat micro coils in the ΔZ range, the magnetically transparent glass sphere 3 with quantum dots 6 of the core-shell structure 6 is successively moved down or up along the Z coordinate of the parallel-scanned side wall of the nanowell of the diagnostic object 19. When diagnosing deep nanowells, the depth of which is greater than the length of the electrically conductive magnetically transparent probing needle (possibly several times), a code is supplied to the input of the second DAC 16, which increases the current passing through the winding of the second flat micro coil 14, which, in turn, increases the attractive force of magnetic nanoparticles of the core-shell structure 7 located in the magnetically transparent glass sphere 3. As a result, the magnetically transparent glass sphere 3 slides off the electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 and begins to sink to the bottom of the nanowell (Fig. 3), one of the elements of the diagnostic object 19. The scanning speed of the walls of the nanowell is determined by the rate of change of the binary code fed to the input of the first DAC 15 and the second 16 DAC. In the "immersion" mode (Fig. 3), the first flat micro coil 13 creates a field

1 and performs the functions of braking or pushing the magnetically transparent glass sphere 3 (depending on the polarity of the signals supplied to the first microcoil 13, it creates a magnetic field that attracts or repels magnetic nanoparticles of the core-shell structure 7 located in the magnetically transparent glass sphere 3), and the second microcoil 14 performs the functions of pulling off the glass sphere 3 from an electrically conductive magnetically transparent probe needle 2, under the condition (

1 <

2). During reverse scanning (in the “ascent” mode), the ratio of

values

1 and

2 swap (

1>

2). And the magnetically transparent glass sphere 3, having docked, occupies the initial position on the top of the electrically conductive magnetically transparent probe needle 2 (if the research program requires its return). After this, a transition to the study of the next nanowell is carried out.

Предложенная конструкция сканирующего зонда атомно-силового микроскопа с отделяемым телеуправляемым нанокомпозитным излучающим элементом, легированным квантовыми точками и магнитными наночастицами структуры ядро-оболочка, также обеспечивает при сканировании поверхности объекта диагностирования атомно-силовым микроскопом возможность осуществления съема топологического распределения характеристик электрических сигналов на поверхности объекта диагностирования, в зависимости от стимулирующего воздействия определенной длины волны электромагнитного излучения и магнитного поля на каждый наноколодец с координатами X, Y, непосредственно расположенный под вершиной электропроводящей магнотопрозрачной иглы и получить дополнительную информацию при сканировании по координате Z наноколодцев, глубинны которых больше длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы. Это позволяет осуществить управление поведением исследуемых живых биологических объектов, обнаружить и исследовать их отдельные точечные опто-магнито-термо чувствительные участки, изменяющие свои электрические свойства при одновременном точечном наноразмерном стимулирующем воздействии электромагнитного излучения оптического диапазона λ 2, в сочетании с воздействием постоянным или импульсным магнитным полем или точечным тепловым излучением на различных ранее не доступных для проведения исследований глубинах. Например, при проведении сканирования по координате Z сенсорных наноструктур, расположенных на стенках наноколодцев на больших глубинах, в несколько раз больших длины электропроводящей магнитопрозрачной зондирующей иглы, что ранее невозможно было осуществить известными зондами.The proposed design of a scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure also provides the ability to record the topological distribution of the characteristics of electrical signals on the surface of the diagnostic object when scanning the surface of a diagnostic object, depending on the stimulating effect of a certain length in waves of electromagnetic radiation and magnetic field for each nanowell with X, Y coordinates, located directly under the top of the electrically conductive magnetically transparent needle and get additional information when scanning along the Z coordinate of nanowells, the depths of which are greater than the length of the electrically conductive magnetically transparent probe. This allows you to control the behavior of the studied living biological objects, to detect and study their individual point opto-magneto-thermo-sensitive areas that change their electrical properties with a simultaneous point nanoscale stimulating effect of electromagnetic radiation of the optical range λ 2, in combination with exposure to a constant or pulsed magnetic field or spot thermal radiation at various depths previously not available for research. For example, when scanning along the Z coordinate of sensor nanostructures located on the walls of nanowells at great depths, several times the length of an electrically conductive magnetically transparent probe needle, which was previously impossible to implement with known probes.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2541419 С1, 10.02.2015, G01Q 60/24, B82Y 1/00, ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С НАНОКОМПОЗИТНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ, ЛЕГИРОВАННЫМ КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Литвинов В.Г.1. Patent RU 2541419 C1, 02/10/2015, G01Q 60/24, B82Y 1/00, ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM NUCLEAR STRUCTURES. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Litvinov V.G.

2. Патент RU 2587691 С1, 20.06.2016, G01Q 60/24, B82Y 35/00, ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С НАНОКОМПОЗИТНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ, ЛЕГИРОВАННЫМ КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ И МАГНИТНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Линьков Ю.В., Линьков П.В.2. Patent RU 2587691 C1, 06/20/2016, G01Q 60/24, B82Y 35/00, ATOMICALLY POWER MICROSCOPE PROBE WITH A NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED WITH QUANTUM DOCUMENTS AND MAGNETIC METHOD. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Linkov Yu.V., Linkov P.V.

3. Патент RU 2615052 С1, 03.04.2017, G01Q 60/24,. B82Y 35/00, СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНД АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА С НАНОКОМПОЗИТНЫМ ИЗЛУЧАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ, ЛЕГИРОВАННЫМ КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ И МАГНИТНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ СТРУКТУРЫ ЯДРО-ОБОЛОЧКА. / Линьков В.А., Вишняков Н.В., Линьков Ю.В., Линьков П.В.3. Patent RU 2615052 C1, 04/03/2017, G01Q 60/24 ,. B82Y 35/00, SCANNING PROBE OF AN ATOMICALLY POWER MICROSCOPE WITH A NANOCOMPOSITE RADIATING ELEMENT DOPED BY QUANTUM DOTS AND MAGNETIC NANOPARTICLES OF THE CORE OF THE CORE. / Linkov V.A., Vishnyakov N.V., Linkov Yu.V., Linkov P.V.

4. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130195767 A1 Pub. Date: Aug. 1, 2013, MAGNETIC NANOPARTICLES.4. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130195767 A1 Pub. Date: Aug. 1, 2013, MAGNETIC NANOPARTICLES.

5. Patent Application Publication Pub. No.: US 20140225024 A1 Pub. Date: Aug. 14, 2014 CORE_SHELL STRUCTURED NANOP ARTICLE HAVING HARD-SOFT, MAGNETIC HETEROSTRUCTURE, MAGNET PREPARED WITH SAID NANOP ARTICLE, AND PREPARING METHOD THEREOF.5. Patent Application Publication Pub. No .: US 20140225024 A1 Pub. Date: Aug. 14, 2014 CORE_SHELL STRUCTURED NANOP ARTICLE HAVING HARD-SOFT, MAGNETIC HETEROSTRUCTURE, MAGNET PREPARED WITH SAID NANOP ARTICLE, AND PREPARING METHOD THEREOF.

6. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130342297 A1 Pub. Date. Dec. 26, 2013 MAGNETIC EXCHANGE COUPLED CORE-SHELL NANOMAGNETS.6. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130342297 A1 Pub. Date Dec. 26, 2013 MAGNETIC EXCHANGE COUPLED CORE-SHELL NANOMAGNETS.

7. Patent Application Publication Pub. No.: US 20120315391 A1 Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.7. Patent Application Publication Pub. No .: US 20120315391 A1 Pub. Date: Dec. 13, 2012, QUANTUM DOTS HAVING COMPOSITION GRADIENT SHELL STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.

8. Patent Application Publication Pub. No.: US 20130011551 A1 Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.8. Patent Application Publication Pub. No .: US 20130011551 A1 Pub. Date: Jan. 10, 2013, QUANTUM DOT-GLASS COMPOSITE LUMINESCENT MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.

9. Patent №.: US 8168251 B2 date of Patent: May 1, 2012 METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS.9. Patent No .: US 8168251 B2 date of Patent: May 1, 2012 METHOD FOR PRODUCING TAPERED METALLIC NANOWIRE TIPS ON ATOMIC FORCE MICROSCOPE CANTILEVERS.

10. Patent №.: US 8771525 B2, Date of Patent: Jul. 8, 2014, ROTARY NANOTUBE BEARING STRUCTURE AND METHODS FOR MANUFACTURING.10. Patent No .: US 8771525 B2, Date of Patent: Jul. 8, 2014, ROTARY NANOTUBE BEARING STRUCTURE AND METHODS FOR MANUFACTURING.

Claims

Scanning probe of an atomic force microscope with a detachable telecontrolled nanocomposite emitting element doped with quantum dots and magnetic nanoparticles of the core-shell structure, including a two-layer carbon nanotube, magnetically transparent cantilever with an electrically conductive probe needle, inserted into a larger diameter nanotube, which has a small diameter nanotube the outer surface of which is fixed in a magnetically transparent glass sphere containing through nanometer pores of small and of large diameter, respectively filled with quantum dots and magnetic nanoparticles with the same direction of orientation of the poles of the core-shell structure, coated with a protective opto-magnetically transparent polymer layer on the outside, the first external source of excitation of quantum dots, the first external source of magnetic field in the form of the first flat microcoil connected to the output the first DAC, characterized in that it contains a second external source of excitation of quantum dots, a second external source of magnetic field in the form of watts of a flat microcoil placed on an opto-magnetically transparent substrate, a second DAC, a C-shaped synchronously-centering bracket attached to the cantilever by the upper part and the second external source of quantum dot excitation, the second DAC is connected to the second external magnetic field source in the form of a second flat microcoils placed on an opto-magnetically transparent substrate fixed to the lower end of the C-shaped synchronously centering magnetically transparent bracket on the opposite upper end to The first flat microcoil is fixed with a flat surface parallel to the flat surfaces of the second microcoil and an opto-magnetically transparent substrate parallel to them with a diagnostic object placed on its front side, the optical axis of the second quantum dot excitation source being set so that it passes through the centers of the first and second flat microcoils and center of a magnetically transparent glass sphere.