[發明專利]一種集成零模波導芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 202110274336.7
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113109900B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 周連群;郭振;俞鵬飛;付博文;張芷齊;李傳宇;李超;李金澤;張威;姚佳
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/125;G01N21/64
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 徐律

本發明提供一種集成零模波導芯片及其制備方法，集成零模波導芯片包括：襯底層，襯底層包括檢測區和與檢測區鄰接的第一傳輸區；位于襯底層的檢測區和第一傳輸區上的波導結構；位于檢測區的波導結構上的陣列孔膜層，陣列孔膜層中具有若干納米孔。集成零模波導芯片具有較高的集成度和較低的對準精度要求。

技術領域

本發明涉及熒光檢測技術領域，具體涉及一種集成零模波導芯片及其制備方法。

背景技術

零模波導(zero-mode waveguides，ZMWs)是一種納米光子約束結構，可廣泛應用于單分子實時DNA測序、λ-阻遏齊聚反應動力學研究、雙色熒光互相關光譜以快速篩選DNA限制酶活性、膜蛋白在模型膜和活細胞脂質雙層膜中的擴散分析等。當激光在零模波導內激發熒光時，零模波導提供10^-21L的觀測體積。零模波導包括透明基底以及位于透明基底上的納米孔陣列層，納米孔陣列層包括若干個納米孔。

在實際應用中，零模波導需要配合外界光源、光具組、光學收集元件使用。外界光源發出的準直激光束通過光具組進行分束和引導，獲得子光束陣列，子光束陣列中子光束的數量和位置均與納米孔陣列層中的納米孔相對應，子光束隨即通過透明基底入射至對應的納米孔中，使各納米孔中的待測物質受到激發從而發出熒光；熒光信號隨即從透明基底射出，并被光學收集器件收集。

然而，當納米孔陣列層的尺寸較小和/或相鄰納米孔之間的間距較小時，子光束陣列易與納米孔陣列層產生對準誤差，使部分子光束無法入射至納米孔中，從而使得檢測過程受到影響。同時，光具組的結構復雜、魯棒性差且具有較高的空間要求，使零模波導的應用受到了限制。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有零模波導檢測組件集成度較低且對準誤差大的缺陷，從而提供一種集成零模波導芯片及其制備方法。

本發明提供一種集成零模波導芯片，包括：襯底層，所述襯底層包括檢測區和與檢測區鄰接的第一傳輸區；位于所述襯底層的檢測區和第一傳輸區上的波導結構；位于檢測區的波導結構上的陣列孔膜層，所述陣列孔膜層中具有若干納米孔。

可選的，所述波導結構包括波導組；所述波導組包括：自第一傳輸區至檢測區延伸的第一波導層；自第一傳輸區至檢測區延伸的第二波導層；所述波導組中的第一波導層和第二波導層在檢測區連接。

可選的，在所述第一波導層自第一傳輸區至檢測區延伸的方向上，所述第一波導層包括依次連接的第一波導主路、第一波導第一級分叉支路至第一波導第N級分叉支路；在所述第二波導層自第一傳輸區至檢測區延伸的方向上，所述第二波導層包括依次連接的第二波導主路、第二波導第一級分叉支路至第二波導第N級分叉支路，所述波導組中的所述第一波導第N級分叉支路和第二波導第N級分叉支路在所述檢測區連接，N為大于或等于1的整數。

可選的，所述第一波導層和所述第二波導層均為多級“Y”形分叉結構。

可選的，所述波導組的數量為一個或者若干個。

可選的，所述波導組中所述第一波導主路和第二波導主路分立；或者，所述波導組中所述第一波導主路和所述第二波導主路連接在一起。

可選的，所述波導結構包括第一波導包層、位于所述第一波導包層上的圖形化的波導芯層；位于所述波導芯層的側部和頂部的第二波導包層。

可選的，所述納米孔縱向延伸至至少部分厚度的第二波導包層中，且所述納米孔底端至所述波導芯層頂面的距離大于等于零。

可選的，所述納米孔底端至所述波導芯層的中心軸的距離小于等于370納米。

可選的，所述納米孔底端至所述波導芯層的中心軸的距離為100納米～200納米。