[發(fā)明專利]一種光學(xué)各向異性生物傳感芯片及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010855433.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN111855620A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈光一;黃珍獻(xiàn);王堉琪;劉銘;姚秀琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津商業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/552
• 分類號(hào): G01N21/552
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發(fā)明公開了一種光學(xué)各向異性生物傳感芯片，其包括玻璃基片(1)、金膜(2)、二維黑磷烯(3)、二維WS₂原子膜(4)和埃洛石納米管層(5)，其中：一層金膜(2)鍍于玻璃基片頂面；金膜(2)的上表面，覆蓋有二維黑磷烯(3)；二維黑磷烯的上表面，覆蓋有一層二維WS₂原子膜(4)；該層二維WS₂原子膜的上表面，覆蓋有一層埃洛石納米管層(5)；該層埃洛石納米管層的上表面，用于放置目標(biāo)檢測(cè)物。此外，本發(fā)明還公開了光學(xué)各向異性生物傳感芯片的制備方法。本發(fā)明提供的生物傳感芯片，對(duì)激發(fā)光源的要求不局限于傳統(tǒng)生物傳感芯片所要求的p偏振光，對(duì)s偏振光和p偏振光均具有非常高的探測(cè)靈敏度，而且制備方法簡單，環(huán)保無毒無污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)實(shí)驗(yàn)以及生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光學(xué)各向異性生物傳感芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

表面等離子體共振(surface plasmon resonance，SPR)，是發(fā)生在平面金屬薄膜界面的一種物理光學(xué)現(xiàn)象，20世紀(jì)90年代后，發(fā)展成為一種研究生物分子相互作用的新技術(shù)。

表面等離子體共振(SPR)的技術(shù)原理為：用一束線偏振光以一定角度入射到鍍有金屬膜的玻璃基片上，使光束發(fā)生全反射，當(dāng)金屬薄膜表面介質(zhì)的折射率或厚度發(fā)生變化時(shí)，反射光譜中反射強(qiáng)度最低值的位置(即SPR角)會(huì)發(fā)生變化，據(jù)此可以檢測(cè)生物分子間的反應(yīng)并獲得目標(biāo)分析物的濃度、折射率變化等信息。

目前，SPR生物傳感芯片是SPR生物分子互作儀最為核心的組件，直接決定著SPR生物分子檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度和應(yīng)用范圍。近年來，隨著材料科學(xué)的快速發(fā)展以及人們對(duì)醫(yī)療診斷檢測(cè)技術(shù)要求的不斷提高，石墨烯、二維過渡金屬硫化物等許多新型二維材料被用于改善和提高生物傳感系統(tǒng)的檢測(cè)性能。然而，由于金屬膜以及石墨烯、二維過渡金屬硫化物等二維材料均具有相對(duì)較高的吸收系數(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中的SPR生物傳感芯片通常只有在入射光為p偏振態(tài)且嚴(yán)格滿足波矢匹配條件下，才能激發(fā)產(chǎn)生SPR角，極大地限制了生物傳感芯片的應(yīng)用范圍。

此外，由于受到氧化作用以及水汽的影響，亦或由于二維材料自身較低的生物相容性，現(xiàn)有技術(shù)中SPR生物傳感芯片的傳感性能仍不盡人意，探測(cè)靈敏度較低，因此，進(jìn)一步拓寬SPR生物傳感芯片的應(yīng)用范圍、提高生物傳感芯片的探測(cè)靈敏度依舊十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，提供一種光學(xué)各向異性生物傳感芯片及其制備方法。

為此，本發(fā)明提供了一種光學(xué)各向異性生物傳感芯片，其包括玻璃基片、金膜、二維黑磷烯、二維WS₂原子膜和埃洛石納米管層，其中：

一層金膜鍍于玻璃基片頂面；

金膜的上表面，覆蓋有二維黑磷烯；

二維黑磷烯的上表面，覆蓋有一層二維WS₂原子膜；

該層二維WS₂原子膜的上表面，覆蓋有一層埃洛石納米管層；

該層埃洛石納米管層的上表面，用于放置目標(biāo)檢測(cè)物。

其中，金膜的厚度為30～60nm；

二維黑磷烯由三層黑磷烯組成；

二維WS₂原子膜由單層WS₂組成。

其中，所述金膜、二維黑磷烯、二維WS₂原子膜與埃洛石納米管層之間通過范德瓦耳斯力連接。

此外，本發(fā)明還提供了一種光學(xué)各向異性生物傳感芯片的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，在鍍于玻璃基片頂面上的金膜的上表面，自組裝上二維黑磷烯3；