[發明專利]一種基于周期性納米介質顆粒的生物傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201110254715.6
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102954950A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 李海亮;史麗娜;朱效立;李冬梅;謝常青;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

?本發明涉及一種生物傳感器，尤其涉及一種基于周期性納米介質顆粒的生物傳感器及其制備方法。

背景技術

表面等離子體是一種在金屬和介質界面上傳播的電磁波，由入射光場與金屬表面電子相互作用產生。表面等離子體的共振條件對金屬表面介質的折射率微小變化非常敏感。表面等離子體共振生物傳感器是表征生物分子相互作用的主要工具。表面等離子體共振生物傳感器的基本原理是通過記錄表面等離子體共振角或共振波長的變化，來實現對表面待測分析物折射率的檢測。與其它類型的生物傳感器相比，基于表面等離子體共振的生物傳感器通過檢測樣本折射率的改變來識別樣本，不需要熒光標簽或者其他標簽，能夠對生物樣品進行原位、無損且無標記的檢測，因此表面等離子體生物傳感器是無污染的高靈敏度生物傳感器。

目前基于表面等離子體的生物傳感器一般采用Kretschmann棱鏡結構，p偏振光經過棱鏡以一定角度入射到棱鏡與金屬膜的界面。對于一定的入射角度和光波長，棱鏡提供入射電磁波和表面等離子體之間的波矢匹配。然而，Kretschmann棱鏡結構體積龐大，不易集成和攜帶。

發明內容

本發明針對目前基于表面等離子體的生物傳感器采用的Kretschmann棱鏡結構存在的上述不足，提供一種基于周期性納米介質顆粒的表面等離子體共振生物傳感器及其制備方法。????

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于周期性納米介質顆粒的生物傳感器為表面等離子體共振生物傳感器，其包括襯底、貴金屬薄膜和周期性排列的多個納米介質顆粒，所述貴金屬薄膜設置于襯底上，所述周期性排列的多個納米介質顆粒設置于貴金屬薄膜上；所述多個納米介質顆粒呈二維陣列式周期性排列，所述周期性排列的多個納米介質顆粒用于提供激發表面等離子體所需的波矢匹配。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述納米介質顆粒的成分為電子束抗蝕劑Zep520A或PMMA。

進一步，所述二維陣列式周期性排列包括多行等間距且相互平行的納米介質顆粒列結構，每個納米介質顆粒列結構包括多個等間距分布的納米介質顆粒。

進一步，所述納米介質顆粒的形狀為圓盤或者長方體形。

進一步，所述納米介質顆粒的直徑或者邊長為100納米～600納米，高度為100納米～700納米，相鄰兩個納米介質顆粒之間的間距為400納米～800納米。

進一步，所述襯底為固體材料、有機自支撐薄膜或者無機自支撐薄膜。

進一步，所述固體材料為熔融石英、普通玻璃、有機玻璃或者硅，所述有機自支撐薄膜為聚酰亞胺薄膜，所述無機自支撐薄膜為碳化硅薄膜或者氮化硅薄膜。

進一步，所述貴金屬薄膜的材料為金、銀或者鋁，所述貴金屬薄膜的厚度為25納米～75納米。

本發明還提供一種解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于周期性納米介質顆粒的生物傳感器的制備方法包括以下步驟：

步驟一：在經過清潔處理后的襯底上利用電子束蒸發形成貴金屬薄膜；

步驟二：在所述貴金屬薄膜表面旋涂電子束抗蝕劑，再經熱處理后進行電子束直寫從而形成周期性排列的多個納米介質顆粒。

進一步，在所述貴金屬薄膜上涂覆電子束抗蝕劑Zep520A或PMMA后，經過熱處理固化，再利用電子束直寫得到抗蝕劑周期性圖形，最后經過顯影、定影和熱處理而得到周期性排列的多個納米介質顆粒。

本發明的有益效果是：本發明基于周期性納米介質顆粒的生物傳感器能夠克服傳統生物傳感器體積龐大的缺點，提供激發表面等離子體所需的波矢匹配，并且所有的制作工藝同標準的半導體工藝兼容，制作工藝簡單，體積較小且易于集成。

附圖說明

圖1為本發明實施例基于周期性納米介質顆粒的生物傳感器的結構示意圖；

圖2為本發明實施例周期性納米介質顆粒的結構示意圖；

圖3為本發明實施例周期性納米介質顆粒不同周期大小時的反射特性圖；

圖4為本發明實施例周期性納米介質顆粒不同厚度大小時的反射特性圖；

圖5為本發明基于周期性納米介質顆粒的生物傳感器制備方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。