[發明專利]無變頻三維陣列等離子共振傳感器的制備方法

在審

• 申請號: 201710351449.6
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN106950200A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 劉鋼;許浩
• 申請（專利權）人: 量準（上海）實業有限公司
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司11544
• 代理人: 馬賀

技術領域

本發明涉及傳感器及傳感技術領域，特別地，涉及一種無變頻三維陣列等離子共振傳感器的制備方法。

背景技術

表面等離激元共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)是通過金屬表面的自由電子與電磁波(光)的相互作用而產生的共振現象，利用該技術作為檢測蛋白質等生物分子的相互作用的方法。1983年，瑞典科學家Liedberg首次將表面等離子體共振技術(SPR)用于IgG抗體和其抗原相互作用的測定。然后該技術很快滲透到基礎生命科學研究中。SPR技術以其不需要對分子進行標記和耗樣最少的優點成為一種成熟的測量生物分子間相互作用的方法。另外，藥物篩選及其鑒定也是SPR技術應用的另一熱點。與熒光檢測方式相比，無須以熒光物質來標記樣本，更為簡便。

利用表面等離子共振(SPR)傳感器檢測待測介質的光學性質(比如介質厚度、折射率等)的細微變化，其核心部件為金屬功能層，通過存在于金屬功能層與待測介質之間的界面的表面等離子波(Surface Plasmon Wave,簡稱SPW)實現界面附近的探測。SPR傳感器通常由金屬功能層以及支撐該金屬功能層的基底構成?；仔枰捎猛该?、平滑材料以保證能夠激發SPR現象且便于測量共振條件，基底材料還需要堅硬而且和金屬有較強粘附力，以保證所構成的SPR傳感器具有較長的使用壽命和長期穩定性。雖然SPR傳感器檢測靈敏，有望代替傳統酶聯免疫吸附測定技術(ELISA)。但是，實現其精準定位的外部光學裝置較為笨重，由此在一定程度上限制其應用的普及。

1998年，Ebbesen等人在Nature上報道了刻有亞波長小孔陣列的金屬膜結構的超透射現象(Extraordinary Optical Transmission，EOT)，特定波長的光透過金屬二維孔陣列結構后，透射光強遠大于按照經典物理光學理論計算的結果，并且也遠大于按小孔所占金屬表面的面積比例直接計算得到的結果。超透射現象是局域場增強的結果?；诔瑥姽馔干?EOT)的等離子體傳感器可以使用非相干光源激發表面等離子體，用便攜式光譜儀實現檢測。但是，這些器件的靈敏性要比傳統的SPR傳感器低一個數量級。以前有報道報告了使用EOT器件進行強度相關檢測，檢測中表面分子偶聯一般會造成透射強度的降低(吸收率的增加)。但是，這需要復雜的實驗裝置和數據的大量后處理來獲得一致的結果，因為這些光譜特征也包括偏移，以及無參照區。

發明內容

本發明提供了一種無變頻三維陣列等離子共振傳感器、其制備方法及應用，解決了現有技術等離子共振傳感器檢測靈敏度有限，且裝置大型不便于攜帶的技術問題，實現了超靈敏、免標記的生物分子檢測，為實現早期發現疾病生物標記物的便攜式醫用生物傳感器的開提供基礎。

為實現上述目的，本發明提出了一種無變頻三維陣列等離子共振傳感器的制備方法，包括如下步驟：

(1)準備錐形納米柱模具，在所述模具表面均勻分布對苯二甲酸乙二醇酯片材；

(2)在紫外光下進行固化，形成周期性納米孔模式的對苯二甲酸乙二醇酯襯底；

(3)將模具內形成的襯底從模具中剝離出來，通過電子束蒸發法將金屬沉積在所述襯底上表面，并在錐形納米柱內表面形成第一金屬層，通過射頻濺射法在所述第一金屬層上表面形成絕緣層，再通過電子束蒸發法將金屬沉積于所述絕緣層上表面形成第二金屬層，由此形成內嵌于所述錐形納米柱襯底的納米光學諧振腔。

優選的，所述步驟(3)中通過電子束蒸發法將鈦金沉積在所述襯底上表面，在錐形納米柱內表面形成第一金屬層。

優選的，所述步驟(3)中通過射頻濺射法將硫化鎘或二氧化硅沉積于所述第一金屬層上表面形成絕緣層。

優選的，所述步驟(3)中通過電子束蒸發法將金沉積于所述絕緣層上表面形成第二金屬層。

優選的，所述襯底為錐形杯狀，其空腔深度為250～1000nm，所述第一金屬層厚度為20～120nm，絕緣層厚度為20nm，所述第二金屬層厚度為20～120nm。

優選的，所述襯底的空腔深度為300nm，所述第一金屬層厚度為90nm，絕緣層厚度為20nm，所述第二金屬層厚度為90nm。

優選的，所述模具為在石英材料上通過光刻工藝制得錐形納米柱模型。

優選的，所述固化時間為30秒至5分鐘。

優選的，所述固化時間為2分鐘。

有益效果：