意性示出了根据本公开实施例的三维结构的配置的透视图。
[0033]如图1所示，三维结构100可以包括衬底102。衬底102可以包括任意合适的材料，例如硅等半导体材料，玻璃、石英等其他无机材料，或者有机玻璃、聚碳酸酯等有机材料。以下，以硅衬底为例进行描述。但是需要指出的是，本公开不限于此。
[0034]在衬底102上，可以形成通道104。在该示例中，示出了通过例如刻蚀等方式而形成的沟槽形式的通道104。例如，通道104可以具有约50 μ m-10mm的宽度，约50 μ m-100 μ m的深度。具体地，通道104的底壁104b相对于两侧的衬底部分102w(在图1中，仅示出了一侧的衬底部分)下凹，两侧的衬底部分102w限定了通道104的侧壁104s。但是，本公开不限于此。通道104例如可以突出于衬底表面。例如，可以通过在衬底表面上形成彼此相对、且大致平行延伸的侧壁，从而在侧壁之间限定通道。还可以包括一封盖(未示出)，以覆盖至少一部分通道104。
[0035]通道104可以形成为任意合适的形状。例如，通道104不限于直线延伸，而是可以弯折和/或弯曲。另外，通道104的宽度在其整个延伸长度中不必相同，而是可以改变。通道104还可以包括分支。
[0036]在通道104的至少一部分区域中，可以形成单元结构106的阵列。单元结构106可以具有高深宽比，且紧密排列，从而它们之间的间隙(以及可选地，边缘处的单元结构106与侧壁104s之间的间隙)形成毛细尺度，从而流体可以通过毛细现象而流过该阵列。例如，单元结构106的直径可以在约1 μ m-50 μ m的范围，高度在约1 μ m_50 μ m的范围，且相邻单元结构106之间的间隙可以在约0.5 μ m-25 μ m的范围。单元结构106可以有序设置，例如按行和列规则排列成矩阵形式。但是，本公开不限于此。例如，相邻行和/或列中的结构可以交错，而并非完全对准(例如，每隔一行/列或多行/列，结构可以彼此对准)。这种单元结构例如可以通过刻蚀等微加工工艺来形成。
[0037]在此需要指出的是，通道104本身可以是毛细尺度的，从而可以实现对流体的毛细作用。单元结构106的引入可以增强毛细作用。
[0038]单元结构106可以呈现实质上柱状。在图1中，将单元结构106示出为规则的圆柱体。但是，本公开不限于此。单元结构106可以形成为任意合适的形状，例如棱柱、锥台等形状。另外，由于制造工艺等因素，单元结构106可以包括不规则性。在图1中，仅仅示出了一些单元结构106作为示例，可以包括更少或更多的单元结构106。单元结构106甚至可以布满整个通道104。
[0039]在至少一部分单元结构106的表面(顶面和侧面)上，可以附着有微纳结构和/或颗粒108。这种微纳结构和/或颗粒可以包括贵金属,直径例如为约lnm-500nm。根据一示例，微纳结构和/或颗粒108包括直径为约50nm的胶体金颗粒。尽管在此描述了颗粒状的微纳结构(并因此以直径来描述其尺寸)，但是本公开不限于此。其他各种合适形状的微结构均适用。
[0040]图2(a)和2(b)分别示出了示例阵列的显微照片。在图2(a)的示例中，阵列中的单元结构呈柱状，且各柱状单元结构的表面上设有颗粒状的微纳结构。在图2(b)的示例中，阵列中的单元结构呈锥台状，且各锥台状单元结构的表面上设有颗粒状的微纳结构。
[0041]例如，微纳结构和/或颗粒可以通过下述方法来制造以及附着于单元结构106的表面。具体地，可以采用自上而下的方法如电子束光刻、刻蚀法、纳米球光刻法等，或自下而上的制备方法如化学合成法，制备微纳结构或颗粒溶胶。可以对单元结构106的表面进行化学修饰，然后通过静电吸附、共价键结合等方式，在单元结构106的表面(包括顶面和侧面)例如大致均匀地包覆一层微纳结构和/或颗粒。
[0042]在此需要指出的是，尽管在图1中将微纳结构和/或颗粒108示出为设于一个单元结构106的表面上。但是，本公开不限于此。微纳结构和/或颗粒108可以设置在更多或所有单元结构106的表面上。
[0043]在图1所示的示例中，单元结构106的阵列形成在通道104中。于是，可以通过毛细作用，将样品输送到通道中，而不需要其他驱动装置如泵等。但是本公开不限于此。例如，可以不形成通道104，或者单元结构106的阵列可以与通道分离地形成。
[0044]图3是示意性示出了根据本公开实施例的检测装置的结构的俯视图。
[0045]如图3所示，该检测装置300可以包括加样口(sample loading window) 301和吸收垫(wicking zone) 305c加样口 301和吸收垫305之间可以通过三维结构相连通。三维结构可以包括通道303以及设于通道303的至少一部分区域中的单元结构306的阵列。在至少一部分单元结构306的表面上可以设有微纳颗粒和/或结构(未示出)。上述三维结构的配置均可适用于此。通过加样口 301加入的样品流体，可以通过毛细作用沿通道303输送，并被吸收垫305吸取。在微流体通道的路径上，可以设置探测器307如光谱探测器。
[0046]在样品的输送过程中，样品中所含的待测物质(例如，分子)可以吸附到微纳颗粒和/或结构上。于是，可以改变三维结构的LSPR光谱和/或SERS光谱。可以由探测器307探测三维结构的LSPR光谱和/或SERS光谱，并于初始LSPR光谱和/或SERS光谱(例如，可以预先测得)相比较，来确定样品中待测物质的种类、成分。
[0047]以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
【主权项】
1.一种三维结构,包括: 衬底； 在衬底上形成的单元结构的阵列；以及 设于阵列中至少一部分单元结构的表面上的微纳结构和/或颗粒。2.根据权利要求1所述的三维结构，其中，所述单元结构呈实质上柱状。3.根据权利要求2所述的三维结构，其中，所述单元结构的直径为约1μ m-50 μ m，高度为约1 μ m-50 μ m,相邻单兀结构之间的间隙为约0.5 μ m_25 μ m。4.根据权利要求1所述的三维结构，其中，衬底包括硅衬底，所述单元结构包括硅结构。5.根据权利要求1所述的三维结构，其中，所述微纳结构和/或颗粒由金属材料制成。6.根据权利要求5所述的三维结构，其中，所述金属材料包括贵金属。7.根据权利要求1所述的三维结构，其中，所述微纳结构和/或颗粒的直径为约lnm-500nmo8.根据权利要求1所述的三维结构，其中，所述微纳结构和/或颗粒在表面上大致均匀分布。9.根据权利要求1所述的三维结构，还包括:在衬底上形成的通道，其中所述阵列形成于所述通道中。10.根据权利要求9所述的三维结构，其中，所述阵列被配置为增强通道内的毛细作用。11.根据权利要求1所述的三维结构，其中，所述微纳结构和/或颗粒被配置为实现局域表面等离子共振“LSPR”和/或表面增强拉曼散射“SERS”。12.—种检测装置，包括根据权利要求1-10中任一项所述的三维结构。13.根据权利要求12所述的检测装置，其中，所述检测装置被配置为在液体样品经过所述三维结构后针对所述三维结构检测局域表面等离子共振“LSPR”光谱和/或表面增强拉曼散射“SERS”光谱。14.一种对样品进行检测的方法，包括: 使样品流经表面被结构化从而具有增强表面积的装置，所述结构化的表面上设有微纳结构和/或颗粒； 针对所述装置探测局域表面等离子共振“LSPR”光谱和/或表面增强拉曼散射“SERS”光谱。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述微纳结构和/或颗粒包括贵金属。16.根据权利要求14所述的方法，其中，样品在流经装置时，样品中所含的部分微粒被所述微纳结构和/或颗粒吸附。
【专利摘要】本发明公开了一种三维微纳结构、检测装置和检测方法。一示例三维微纳结构可以包括：衬底；在衬底上形成的单元结构的阵列；以及设于阵列中至少一部分单元结构的表面上的微纳结构和/或颗粒。
【IPC分类】B82B3/00, G01N21/65
【公开号】CN105445250
【申请号】CN201410350476
【发明人】黄成军, 罗军, 赵超
【申请人】中国科学院微电子研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年7月22日