基于光诱导交流电渗流的碳纳米颗粒自动化装配技术

作     者：梁文峰 曲艳丽 董再励 

作者机构：中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院研究生院北京100049 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2012年第57卷第14期

页      面：1270-1278页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(61107043) 机器人学国家重点实验室自主课题(2009-Z02) 中国科学院与国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划资助 

主　　题：碳纳米颗粒 自动化装配 有限元仿真 光诱导交流电渗流 光电子镊 

摘      要：碳纳米颗粒作为一种新颖的纳米材料,在生物医学、材料以及能源等领域都具有重要应用价值.提出一种基于光诱导交流电渗流的碳纳米颗粒自动化装配新方法.在分析了光诱导非均匀电场环境下碳纳米颗粒纳受力的基础上,建立了光诱导交流电渗流的滑移速度模型以及驱动交流电压频率模型,获得了其最优交流电压驱动频率为1kHz,并利用有限元仿真软件Comsol Multiphysics仿真分析了光诱导交流电渗流在整个装配空间的速度场分布.结合计算机视觉监控和数字投影系统,构建了基于光诱导交流电渗流的碳纳米颗粒自动化装配实验系统,进行了50nm碳颗粒的装配实验.实验结果证明,当交流电压峰值为3V,频率为1kHz时,在光诱导交流电渗流作用下,碳纳米颗粒自动地快速地富集于入射光斑的中心区域.同时,由该方法装配的碳纳米颗粒结构在高度方向上可达到1μm.结果证明,光诱导交流电渗流方法在纳米颗粒的操作与装配,以及三维纳米结构以及纳米传感器构建方面具有重要的应用前景.