[實用新型]一種納流控芯片

無效

• 申請號: 201020690115.5
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN201993335U
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 焦念東;王志遷;董再勵
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403;B82Y15/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 俞魯江

技術領域

本實用新型屬于納米加工及納流控信號檢測領域，具體地說是通過AFM加工出納米級深度及寬度的管道的納流控芯片。

背景技術

納米管道是指至少有一維尺寸在納米級的微小管道，納米管道在納流控研究領域中具有許多優勢。由于納米管道的尺寸在納米級，因而可用于研究在如此細小的管道內液體和氣體的新穎物理特性。納米管道相比納米孔來說，具有較長的一維尺度，使得管道中液體可以具有更慢的流動速度，因而可提高檢測的分辨率。同時在納米管道兩側可設置多個檢測點，這些有助于對管道內物體特性進行高靈敏度、多點檢測。包含納米管道的納流控芯片可廣泛應用于對細小納米物體進行高靈敏度檢測和操作，如生物分子檢測及單DNA操作等。

目前納米管道的加工方法主要有聚焦離子束法,化學腐蝕方法。聚焦離子束加工方法利用等離子體轟擊樣本去除樣本表面材料，形成溝道。但該方法價格昂貴，容易損傷樣本，且準備樣本的過程很緩慢。化學腐蝕方法通過化學溶液與樣本發生化學反應將一定樣本腐蝕掉形成溝道，但該方法難以控制腐蝕溝道的參數及均勻性，且容易留下殘留物，造成污染。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種納流控芯片及基于AFM的加工方法和應用。

近年來原子力顯微鏡(Atomic?force?microscopy,AFM)成為納米加工的有力工具，AFM納米加工方法具有加工精度高，不需要苛刻的操作環境(如真空，低溫等)，操作靈活，成本低廉等優點。利用AFM的探針操控技術可以實現納米尺度下的推、拉、刻、劃等操作。通過探針刻劃操作，可以在樣本上加工出多種形式的納米凹槽、溝道等納米結構。將AFM加工技術應用到納流控領域目前還沒有相關報道，我們將結合AFM納米加工的優勢，使其與納流控芯片的加工制作相結合，加工出納米管道，利用該管道可對納米物體(顆粒，生物分子等)進行計量、尺寸檢測及特性測試。本實用新型的具體方案如下：

一種納流控芯片，其特征在于：在芯片的兩端設置兩個儲液池，每個儲液池連有微米管道，所述兩個微米管道間設置納米管道，所述納米管道兩側各設置與納米管道成垂直的電極。

為取得最佳技術效果，所述納米管道深度為1—20nm，寬1-200nm，長15-25mm；所述電極的數量為5對。

本實用新型還公開了所述納流控芯片的加工方法：

1）設計加工出納流控芯片結構，芯片由微機電系統(Micro?Electro?Mechanical?Systems,MEMS)加工工藝完成，芯片結構為：含有兩個儲液池，儲液池間連有微米管道，所述微米管道間留有20微米待加工區域，用于利用AFM刻劃加工出納米管道，AFM探針在加工納米管道過程中同時將電極割斷形成自配準的電極對，通過該電極對可對管道內物體物理特性進行信號檢測；

2）利用AFM探針的機械刻劃功能，通過控制探針壓入芯片一定深度，并控制探針直線運動，可在芯片上預留的待加工區域加工出深度為1—20nm，寬1-200nm，長15-25mm溝道；納米管道兩側各有5個與納米管道成垂直的電極；

3）對加工好納米管道的芯片進行陽極鍵合封裝（陽極鍵合是一種利用電和熱相互作用實現固體電解質玻璃(陶瓷)與半導體(金屬)材料固態連接的一種方法），并在封裝后的芯片儲液池上方各加工出小孔，通入直徑幾個納米的帶電顆粒溶液或DNA溶液。

本實用新型進一步公開了一種所述納流控芯片的應用方法，???在芯片儲液池間施加一定電壓，同時在管道兩側電極上施加一個小電壓并測量電流信號的變化；當有物體在納米管道中流動經過電極時，將產生電流的變化，對該信號檢測可用于分析納米材料的結構及物理特性。

本實用新型的原理：

設計加工出帶有橫向電極的特定結構納流控芯片，并利用AFM加工出深度和寬度都在納米級的納米管道。通過在管道入口和出口儲液池施加一定電壓，可驅動管道內帶電納米物體（顆粒，生物分子等）在管道內運動。當管道內帶電納米物體經過管道兩側的微電極時將引起電極測得的電流信號發生變化，進而利用該信號變化可對納米物體（顆粒，生物分子等）的結構和物理特性進行分析。

本實用新型具有如下優點：