创新制备技术:微流控芯片与光学超表面集成
2025-01-27 19:06
No.1333513427506962432
技术概要
PDF全文
本技术涉及微流控器件与光学超表面技术融合领域,旨在提供一种创新的制备方法。该方法将金属化纳米阵列精确嵌入微流控芯片中,实现阵列的稳定与均匀分布。
背景技术
光学超表面,即合理设计的亚波长散射体的二维排列,通过光波与这些散射体单元结构及其功能排列的相互作用来引入光学性质的突变,实现对相位、偏振和振幅的调节和操控,并且减少对传播效应的依赖。超表面的散射体单元通常由具有空间变化特征的几何结构或者材料组成,能够按照科学设计将波前塑造成任意形状。光学超表面由于具有对光场调控的惊人能力,受到了国内外科研工作者的广泛关注,被认为是光场调控甚至整个电磁波工程的新范式。目前,超表面已经被应用于超透镜、手性分子检测、超分辨成像、光谱检测、人脸识别、光学伪装、微流控芯片等众多领域。其中,超表面与微流控芯片结合的相关研究集中在微流体操控、微流体结构色方面。考虑到微流控芯片在生物检测方面的重要应用,光学超表面在光场调控方面的强大能力,以及器件便携性、兼容性,研究基于光学超表面的微流控技术将为生物检测技术开辟新平台。 微流控技术,是指通过将传统实验的反应、检测等功能集成在微流控芯片上,从而显著缩小实验所需空间,并且应用于流体科学相关的生物、化学、物理、医学等方面检测的技术。微流体是微流控芯片搭载的液体,其具有较高的表面积-体积比,通常具有与宏观流体不同的理化性质,因此成为了国内外科学前沿热点。近年来微纳加工技术的蓬勃发展,极大地促进了微流控技术及相关的微尺度表征和检测技术的发展进步,不同结构的微流控芯片也层出不穷。表面等离激元微流控芯片通过将表面等离激元纳米结构集成在微流控芯片中,将表面等离激元器件的优势如体积小、对环境变化的感应灵敏度高、电磁场增强和光谱增强能力等带入到微流控领域,并且形成了一门新的微流体检测技术——表面增强拉曼光谱(SERS)-微流控技术。SERS技术是指当入射光与表面等离激元纳米结构如金纳米棒、银纳米锥、铜纳米球等相互作用时,产生局域表面等离激元共振(LSPR)效应,其在亚波长尺度内产生显著的电场增强效应,从而实现拉曼光谱增强的技术。拉曼光谱能够反映待测物质的化学成分信息,是一种无标记的物质识别技术,被称为物质的“指纹”光谱。SERS-微流控技术,囊括了SERS技术和微流体技术的优点,并且已经有研究证明了SERS技术与微流体技术的高度兼容性,发展SERS-微流控技术对于微流体微区化学成分变化具有重要意义。 然而,目前的SERS-微流控技术通常采用分散在液体中的金属纳米颗粒与待测微流体混合的方式,这种方式将金属纳米颗粒引入到微流控通道中,使该技术的无标记优势减弱。金属纳米颗粒引入到微流控通道中的运动,以及其与待测微流体的运动差异导致这种方式所提供的热点均匀性低,近场约束性差,检测灵敏度低。那么如何实现无标记的SERS-微流控技术,如何消除微流体中金属纳米颗粒的运动对目标检测物的干扰,是本领域技术人员亟需解决的问题。 因此,有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。 需要注意的是,本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
刘旻  郭晶晶  郜鹏  马英  索虹飞  陈佳华
技术所属: 西安电子科技大学
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