基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片，该芯片上层由周期性排布的纳米介质柱簇构成，下层为介质基底；上层的折射率大于下层；芯片的集体磁偶极共振波长和集体电偶极共振波长满足其中一个等于荧光标记物的激发波长，另一个等于荧光标记物的辐射波长。周期性排布的纳米介质柱簇中，每个周期单元形状为相同尺寸的正方形或者正六边形；每个周期单元中包含四个相同尺寸的纳米介质柱。本发明专利技术同时从增强激发光局域场、提高辐射量子效率和提高荧光收集效率三个方面增强荧光信号，大大提高了荧光标记物检测灵敏度。整个芯片设置在低折射率基底上，其具有低材料损耗、制备简单，且可以改变结构尺寸工作在不同波段内的优势。

【技术实现步骤摘要】
基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片
本专利技术属于表面增强荧光信号领域，尤其涉及一种基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片，主要应用于检测由荧光分子团标记的物质，鉴别物质，分析物质的性质。该荧光增强芯片在可见光或近红外线光源的激发下，经由上转换或下转换荧光发光过程，以可见及近红外光的形式表达出来，能够实现对待测样品快速、灵敏的定性定量检测。
技术介绍
在分子生物学、生物化学、蛋白芯片技术以及其他生命科学领域中，人们常使用荧光标记物对特定物质(如核酸、抗原、酶等)实现定量定性检测，所采用的荧光标记物包括Cy3、Cy5、alexa488、上转换颗粒等。检测灵敏度是荧光标记测量的重要性能参数之一，其主要由系统的信噪比决定。然而常用的荧光标记物通常具有较低的荧光效率，以致荧光信号十分微弱，这严重影响了检测系统的灵敏度。为此人们设计了多种表面结构用于提高其荧光信号强度。目前常用的表面结构大多是基于金属材料，例如金和银，包括纳米金棒颗粒、银光栅结构和金属纳米天线等。但是金属在可见光和近红外波段具有较大的材料损耗，尤其是当荧光标记物距离金属结构过近(小于15纳米)时，其荧光效率会大幅度降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片，其特征在于，芯片分为两层，上层由周期性排布的纳米介质柱簇构成，下层为介质基底；上层的折射率大于下层；在芯片表面涂敷有通过荧光标记物标记的待测物质；芯片的集体磁偶极共振波长λ1和集体电偶极共振波长λ2满足其中一个等于荧光标记物的激发波长，另一个等于荧光标记物的辐射波长。

【技术特征摘要】
1.一种基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片，其特征在于，芯片分为两层，上层由周期性排布的纳米介质柱簇构成，下层为介质基底；上层的折射率大于下层；在芯片表面涂敷有通过荧光标记物标记的待测物质；芯片的集体磁偶极共振波长λ1和集体电偶极共振波长λ2满足其中一个等于荧光标记物的激发波长，另一个等于荧光标记物的辐射波长。2.如权利要求1所述的一种基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片，其特征在于，所述周期性排布的纳米介质柱簇中，每个周期单元形状为相同尺寸的正方形或者正六边形，其边长为p；每个周期单元中包含四个相同尺寸的纳米介质柱，这四个纳米介质柱的中心构成边长为d的正方形。3.如权利要求2所述的一种基于全介质人工微结构超表面的荧光增强芯片，其特征在于，所述周期性排布的纳米介质柱簇中，增大介质柱的半径r可以使集体磁偶极共振波长λ1和集体电偶极共振波长λ2同时增大；增大介质柱的高度t可以使集体电偶极共振波长λ1增大而集体磁偶极共振波长λ2基本不变；增大p可以使集体磁偶极共振波长λ1和集体电偶极共振波长λ2同时增大；设计时通过数值仿真算法计算不同结构尺寸下集体电磁共振波长λ1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何赛灵，龚晨晟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33