一种基于微流控芯片的SERS基底及其制备方法与流程

一种基于微流控芯片的sers基底及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及表面增强拉曼散射技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片的sers基底及其制备方法。


背景技术：

2.目前，表面增强拉曼散射已发展成为一种可以反映分子结构信息和鉴别物质成份的分析技术手段，被广泛的应用于化学分析、生物医学、食品安全、环境检测等领域。
3.高性能sers基底一直是广大科研工作者的研究热点，很多的研究将重点放在制备具有可控纳米间隙和纳米尺寸的金属纳米结构上，对于镜头和基底之间有一段距离使得信号收集效率低的问题，绝大多数研究也是在镜头上设计收集结构，对于在基底上如何制备信号收集结构的研究较少，而在基底上制备收集结构可以直接改变信号光的出光角度，能使信号光能够得到最大程度的收集。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，解决了传统sers基底结构对拉曼散射信号收集效率低的问题。
5.为了实现上述目的，本发明设计一种基于微流控芯片的sers基底，该基底中的微流控芯片可以提供稳定且均匀的增强区域，并且微流控芯片独特的进样方式使其在检测区上方制备微透镜阵列能够改善拉曼信号光的出光角度，有利于拉曼信号光被光谱仪收集得到，使其能有效提高拉曼信号的收集效率。
6.该sers基底由微透镜阵列、微流控芯片以及金属纳米结构构成，且微透镜阵列置于微流控芯片检测区上方，金属纳米结构置于检测区内。微透镜阵列由圆形孔径微透镜周期性排列构成，微流控芯片由一个入口和一个出口，以及嵌入金属纳米阵列结构的方形检测区域构成。
7.在pdms上分别制备微流体通道以及微透镜阵列，在石英玻片上制备金属纳米结构，将微透镜阵列和微流控芯进行氧等离子体处理后进行键合，制备得到所述基于微流控芯片的sers基底。
8.在pdms上制备微流体通道的过程为：
9.(1)将su-8光刻胶旋涂在一个干净的硅衬底上，使用模板在硅衬底上光刻出所需微流控芯片的su-8图案。
10.(2)使用三甲基氯硅烷(tmscl)对硅衬底进行硅烷化。
11.(3)将聚二甲基硅氧烷的前驱物与固化剂10：1混合制备pdms胶体，将其倒在su-8图案上，70℃下加热固化30分钟后将其剥离。
12.微透镜阵列由微透镜单元周期性排列形成，其中单个微透镜单元的底部直径为40-60微米。微透镜阵列由光刻的方式在pdms上进行制备，其具体的制备过程为：
13.(1)将su-8光刻胶旋涂在一个干净的石英玻片上，在掩膜下进行曝光，曝光强度为
100-500mw/cm2,曝光时间为10-200s之间。使用显影液进行显影15分钟，显影后将未曝光的区域部分去除。
14.(2)将石英玻片放在100℃的热板上发生热熔，使其表面变成凹透镜形状。对热熔后的su-8光刻胶模板进行紫外曝光100秒以固化模板，制成微透镜阵列模板。
15.(3)将聚二甲基硅氧烷的前驱物与固化剂10：1混合制备pdms胶体，将其倒在微透镜阵列模板上，70℃下加热固化30分钟后将其剥离得到pdms微透镜阵列。
16.在石英玻片上制备金属纳米结构的过程为：
17.(1)将厚度300nm，孔径80nm，孔径间隔20nm的aoo薄层进行氧等离子体清洗。将pmma旋涂在aao薄层上，并在130℃的热板上退火30分钟，将形成的pmma-aao层放置在石英玻片上，然后将pmma在丙酮中去除，使通孔aao层与石英玻片相键合。
18.(2)使用热蒸发的方式在aao层上蒸发金属薄层。用胶带去除掉aao层以及其表面的金属薄层，在石英玻片上形成高度有序的金属纳米阵列。
19.采用具有金属纳米阵列结构的石英玻片作为sers芯片的增强衬底，用手术刀划开银纳米阵列，在微流体通道应该存在的地方留下一个规则的区域。使用氧等离子体处理制备的pdms模具。然后将pdms模盖在石英玻片上粘连12h。
20.与现有技术相比，本发明具有能有效提高拉曼信号收集效率的优点。
附图说明
21.图1是实施例1中基于微流控芯片的sers基底结构示意图；
22.图2是实施例1中微透镜阵列结构示意图；
23.图3是实施例1中检测区金属纳米阵列结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，下面列举的具体实施例不用限定于本发明的权力范围。
25.实施实例1
26.所述一种基于微流控芯片的sers基底的上方结构为微透镜阵列、下方结构为具有金属纳米增强区的微流控芯片。
27.图1给出了本实施例中基于微流控芯片的sers基底结构示意图。
28.其中微流体通道的制备包括以下步骤：
29.(1)将su-8光刻胶旋涂在一个干净的硅衬底上，在65℃下退火5分钟，然后继续在95℃下退火30分钟。
30.(2)在水银灯下曝光10分钟后，在65℃下退火5分钟，然后继续在95℃下退火12分钟。
31.(3)将其置于显影液中浸泡8分钟，将未曝光的区域去除，在硅衬底上光刻出厚度为110微米的su-8图案。
32.(4)使用三甲基氯硅烷(tmscl)对硅衬底进行硅烷化。
33.(5)将聚二甲基硅氧烷的前驱物与固化剂10：1混合制备pdms胶体，将其倒在su-8图案上，70℃下加热固化30分钟后将其剥离。
34.其中微透镜阵列的制备包括以下步骤：
35.(1)将su-8光刻胶旋涂在一个干净的石英玻片上，采用光刻机在掩膜下进行曝光，曝光强度为100-500mw/cm2,曝光时间为10-200s之间。
36.(2)使用显影液进行显影15分钟，显影后将未曝光的区域部分去除。
37.(3)将石英玻片放在100℃的热板上发生热熔，使其表面变成凹透镜形状。
38.(4)对热熔后的su-8光刻胶模板进行紫外曝光100秒以固化模板，制成微透镜阵列模板。
39.(5)将聚二甲基硅氧烷的前驱物与固化剂10：1混合制备pdms胶体，将其倒在(4)中制备的模板上，70℃下加热固化30分钟后将其剥离得到pdms微透镜阵列。
40.图2给出了本实施例中微透镜阵列结构示意图。
41.其中金属纳米结构的制备包括以下步骤：
42.(1)将厚度300nm，孔径80nm，孔径间隔20nm的aoo薄层进行氧等离子体清洗。
43.(2)将pmma旋涂在aao薄层上，并在130℃的热板上退火30分钟，将形成的pmma-aao层放置在石英玻片上，然后将pmma在丙酮中去除，使通孔aao层与石英玻片相键合。
44.(3)使用热蒸发的方式在aao层上蒸发35nm的ag层。
45.(4)用胶带去除掉aao层以及其表面的ag，在石英玻片上形成高度有序的ag纳米点阵列。
46.图3给出了本实施例中检测区金属纳米阵列结构示意图。
47.使用具有银纳米点阵列的石英玻片作为sers芯片的增强衬底，用手术刀划开银纳米阵列，在微流体通道应该存在的地方留下一个规则的区域。
48.使用氧等离子体处理制备的pdms模具，并将其盖在石英玻片上粘连12h，得到具有金属纳米结构的微流控芯片。
49.将微透镜阵列和微流控芯片进行氧等离子体处理后进行键合，制备得到所述基于微流控芯片的sers基底。
50.尽管上面结合附图对本发明进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨的情况下,还可以做出很多变形,这些均属于本发明的保护之内。