技术领域本发明涉及一种基于介质微球的超分辨薄膜的制备方法。
背景技术：
光学显微镜是人类历史重要的科学成就之一，是科学研究的重要工具。然而，由于受到衍射极限的限制，理论上传统光学显微镜可以分辨的最小尺寸仅为照明波长的一半，不能满足人们对微观结构的研究需求。发展具有超分辨能力的成像系统具有重要意义，基于介质微透镜超分辨成像已成为突破衍射衍射极限最为简单有效的方法。低折射率微球作为介质微透镜在空气中置于样品表面处于显微镜下能够实现超分辨，使用液体半浸没低折射率微球能够增强成像对比度，高折射率微球要想实现超分辨需要完全浸没在液体中。由于液体浸没的不稳定性和液体挥发性，研究提出使用透明介质层(也就是固态薄膜)取代液体层。基于介质微球的超分辨薄膜以稳定、便捷和可重复优点成为超分辨成像的一种新趋势。但是如果制备的薄膜厚度大，在使用高倍物镜观察时可能触碰显微镜物镜而损坏设备。大厚度薄膜下的单微球只有四分之一直径的视场大小，限制了显微镜下大范围观察能力。实验中为能够大面积观察，一般通过微操作移动微球或者整个薄膜。然而微操作过程复杂、进程缓慢，并且依旧是通过单球观测，本质上没有扩大视场范围。超薄厚度薄膜不仅增大了单球观测视场，而且紧邻微球成像视场能拼接起来，有效扩大了视场范围。目前基于介质微球的超分辨薄膜制备主要有衬底清洗、微球沉积、覆盖薄膜材料和薄膜剥离四个步骤。制备的薄膜厚度大都在200μm以上。其中衬底多选用玻璃，经强酸清洗的玻璃具有亲水特性，表面呈现高表面能，如果薄膜厚度小，就难以从制备衬底上大面积完整剥离。
技术实现要素：
为解决现有制备超分辨薄膜难剥离这一技术问题，本发明提供一种利用低表面能不粘性材料作为衬底的超分辨薄膜制备方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于介质微球的超薄超分辨薄膜制备方法，包括如下步骤：(1)使用双面胶将低表面能材料粘贴在玻璃基底上；(2)使用吸管将介质微球溶解滴在低表面能材料表面，放置在加热平板上加热，沉积单层介质微球；(3)在单层介质微球表面倾倒薄膜材料，使用甩胶机均匀旋凃；通过转速，控制薄膜材料厚度；(4)将旋凃完毕的薄膜放置在65°加热平板上固化4小时；最后将固化的薄膜从低表面能材料上剥离，得到超薄超分辨薄膜。进一步地，所述步骤(1)中，低表面能材料为标签底纸、透明胶或者塑料薄膜。其低表面能材料的尺寸可以略大于玻璃基底的尺寸。进一步地，所述介质微球的折射率大于1.8，且大于步骤(3)中薄膜材料的折射率。优选地，所述步骤(3)中，薄膜材料的厚度大于5微米、小于10微米。本发明的优点在于：1、本发明直接用干净的不粘性材料黏贴在玻璃表面而不是强酸清洁处理，与传统的制备方法相比更为简单，简化了用酸清洗玻璃衬底这一长时间过程。2、低表面能材料(如标签底纸，透明胶和塑料薄膜)呈现疏水特性，表面呈现低表面能的不粘性，底纸对各种胶黏剂存在疏离特性，在一定程度上利于薄膜剥离。而强酸清洗过的玻璃片呈现高表面能，并不利于薄膜从衬底上剥离。本发明采用低表面能材料为软衬底的超分辨薄膜制备方法有效减小了薄膜与衬底的表面能和杨氏模量，使超分辨薄膜更易剥离。3、通过这种方法，可以成功制备厚度在10个微米以下的超分辨薄膜，与现有制备得到的200μm厚度的薄膜相比有了很大提高。4、本发明的制备方法，过程简单，容易实现，成本低廉。5、制备的超薄薄膜提供了紧邻几个微球成像视场拼接以扩大观察范围的方法，一定程度上打破了单微球观测的局限，为增强大面积观测样品能力提供了有利条件。附图说明图1为本发明方法的制备流程图。图2为本发明制备方法的步骤1的示意图；图3为本发明制备方法的步骤2介质微球沉积过程的示意图；图4为本发明制备方法的步骤3薄膜材料旋涂过程的示意图；图5为本发明制备方法的步骤4薄膜剥离的示意图。具体实施方式为进一步阐述本发明所采取的技术手段及效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。如图1所示，本发明提供了一种超薄超分辨薄膜的制备方法，其中包括：步骤1、衬底表面清洁处理。如图2所示，衬底表面清洁处理为直接在衬底表面黏贴普通标签底纸。在2.5×2.5cm2的干净载玻片101上用双面胶108黏贴干净的标签底纸102，标签底纸尺寸最好大于载玻片，为3×3cm2。值得一提的是，步骤1中采用普通标签底纸直接黏贴在玻璃基底表面而省去了玻璃基底长时间强酸清洁的过程。与酸清洁过的玻璃衬底相反，标签底纸不但有疏水特性而且呈低表面能，在一定程度上利于薄膜剥离。标签底纸为软衬底的超分辨薄膜制备方法有效减小了薄膜与衬底的表面能和杨氏模量，使超分辨薄膜更易剥离。步骤2、用吸管将介质微球103溶液滴在标签底纸102表面上，放置在加热平板上65°加热，沉积单层介质微球。如图3所示。具体的，介质微球103选用钛酸钡微球(BTG)，一种折射率为1.9的微球。步骤3、如图4所示，在有介质微球103的标签底纸102表面倾倒聚二甲基硅氧烷104(PDMS)，静置五分钟后，使用甩胶机均匀旋凃40秒。通过转速，控制薄膜材料厚度为7.5μm。其中，PDMS为折射率1.4的聚二甲基硅氧烷透明材料，是由Sylgar184siliconeelastomer基底液和Sylgar184curingagent固化液按照10:1的比例配制而成。可以提高甩胶机转速来减小薄膜薄膜，以获取10个微米以下的超薄薄膜。步骤4、将旋凃完毕的样品放置在65°加热平板上固化4小时。最后借助镊子或者其他工具将固化的薄膜104从透明胶上剥离，如图5所示。获得的超薄薄膜104中有分散的介质微球103，同时有紧密相邻的介质微球105。该超薄薄膜104可直接用于超分辨成像系统，将其放置在显微镜下待观测样品的表面即可进行观察。综上所述，本发明提供了一种基于介质微球的超薄超分辨薄膜的制备方法，制备简单，容易实现，并且省去了基底强酸清洗这一较长时间的过程，使更薄的薄膜更容易从衬底上剥离。此种超薄超分辨薄膜中紧密相邻微球视场变大，增大了观察范围功能。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出相应的改变和变形，然而所有这些改变和变形都应该属于本发明后附的权利要求的保护范围。