[發明專利]包括犧牲鈍化涂層的等離子體納米結構體

在審

• 申請號: 201680079405.6
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN108496071A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 陳之章;陳健華;J·E·小艾伯特
• 申請（專利權）人: 惠普發展公司;有限責任合伙企業
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬蔚鈞;楊思捷

在一個實例中，描述了芯片實驗室拉曼光譜系統。該芯片實驗室系統包括具有在其上形成的流體通道的殼體。該流體通道連接至入口和出口。表面增強拉曼光譜基底位于該流體通道內部。該表面增強拉曼光譜基底包括等離子體納米結構體和沉積在至少該等離子體納米結構體上的犧牲保形鈍化涂層。

發明背景

拉曼光譜是一種光譜技術，其可用于識別樣品中的分子。該技術依賴于發射的單色光的拉曼(非彈性)散射。發射的光與樣品中的分子振動、聲子或其它激發相互作用，這導致發射的光子的能量上移或下移。關于樣品中振動模式的信息可以從能量的變化來推斷。該信息反過來又可用于識別樣品中的分子，因為振動信息對分子的化學鍵和對稱性是特異性的。

盡管自發拉曼光譜是一種強大的分子檢測技術，拉曼散射信號往往非常弱。可以通過使用特殊圖案化結構體將這些信號增強許多數量級，所述特殊圖案化結構體局部增強光源的電場和發射光。該技術稱為表面增強拉曼光譜(SERS)。在SERS中，樣品分子吸附到粗糙的金屬表面上和/或被納米結構體吸附。例如，液體樣品可以沉積到具有納米結構化貴金屬表面的硅或玻璃表面上。

附圖概述

圖1是包括本公開的表面增強拉曼光譜(SERS)基底的示例性芯片實驗室拉曼光譜系統的高級框圖；

圖2是沿圖1中的線A-A’采取的剖面圖，并例示了示例性表面增強拉曼光譜基底的橫截面的一部分；

圖3例示了制造芯片實驗室拉曼光譜系統(如圖1中所示的系統)的示例性方法的流程圖；和

圖4例示了從位于芯片實驗室拉曼光譜系統(如圖1中所示的系統)中的表面增強拉曼光譜基底上去除保形鈍化涂層的示例性方法的流程圖。

發明詳述

本公開寬泛地描述了具有犧牲保形鈍化層的表面增強拉曼光譜(SERS)基底和在SERS基底上沉積犧牲保形鈍化層的方法。等離子體材料，如可用于制造SERS基底的那些，容易受到環境條件的污染，特別是當布置在包括其脫氣產物可能不利地與該等離子體材料反應的其它材料的芯片實驗室包裝中時。SERS基底的污染反過來又會導致降低的信噪比和性能的普遍劣化。

本公開的實例提供了具有犧牲保形鈍化涂層的SERS基底，該涂層保護SERS基底的等離子體材料在使用前免受外部污染。該犧牲保形鈍化涂層是可去除的，例如使用試劑，使得其在SERS基底準備就緒可供使用時不會干擾該SERS基底的操作。

圖1是包括本公開的表面增強拉曼光譜(SERS)基底106的示例性芯片實驗室拉曼光譜系統100的高級框圖。在一個實例中，該系統100包括入口102、出口104、SERS基底106、貯存器108和流體通道110。在一個實例中，所有這些組件均布置在通過蓋子120密封的殼體118上。

在一個實例中，該殼體118包括例如由注塑塑料形成的基本平坦的基底，所述注塑塑料如環烯烴聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷或硅酮。該流體通道110位于該殼體118上并可以占據該殼體表面積的大部分(例如一半或更多)。入口102和出口104也位于殼體118上，在流體通道110的相對末端處。該殼體118、流體通道110、入口102和出口105可以注塑成型為單個集成單元。

該流體通道110定位以便將流體從入口102輸送至出口104，所述流體諸如含有其分子組成待識別的樣品的液體分析物溶液。該流體通道110可以包括基本蛇形的路徑，并可以在入口102和出口104之間包括兩個或更多個功能上和物理上不同的區域。例如，該流體通道110可以包括聚合酶鏈反應(PCR)擴增區域112、分離器區域114和/或檢測器區域116。在這種情況下，該PCR擴增區域112靠近入口102定位，該檢測器區域116靠近出口104定位，分離器區域114位于PCR擴增區域112與檢測器區域116之間。