一种LSPR反射式生物传感芯片及其制备方法、重复利用方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种LSPR反射式生物传感芯片及其制备方法、重复利用方法和应用，涉及微纳米制备技术领域。本发明专利技术提供的LSPR反射式生物传感芯片，包括具有岛状纳米阵列结构表面的基底和位于所述岛状纳米阵列结构表面的等离子体材料层；所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面形状为倒梯形或T型。本发明专利技术提供的LSPR反射式生物传感芯片被污染或氧化失效后，只需要将被污染或氧化的等离子体材料层去除、重新沉积等离子体材料即可得到全新的LSPR反射式生物传感芯片，其使用性能不受影响。实施例结果表明，本发明专利技术提供的LSPR反射式生物传感芯片可重复利用10次以上，重复利用率高，大大降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种LSPR反射式生物传感芯片及其制备方法、重复利用方法和应用
本专利技术涉及微纳米制备
，具体涉及一种LSPR反射式生物传感芯片及其制备方法、重复利用方法和应用。
技术介绍
局域表面等离子体共振(LSPR)传感技术具有高灵敏度、无需标记和实时快速检测等优点，基于LSPR效应的生物传感芯片被广泛应用于基因和蛋白质识别、生物战剂探测、葡萄糖的实时监测、单分子探测、病毒和细菌的快速鉴定以及痕量爆炸物探测等领域。金属的LSPR效应在很大程度上决定了金属纳米结构的表面增强拉曼散射活性，而金属纳米结构的尺寸、形状、外部介电环境以及粒子的材料等因素都会影响纳米颗粒的LSPR波长，并影响表面增强拉曼光谱应用中与激励光源波长的匹配。金属纳米粒子的LSPR效应可显著提高表面增强拉曼散射的增强因子(EF)及探测灵敏度，表面增强拉曼光谱已达到单分子探测水平，金属纳米粒子产生的表面增强拉曼散射的增强因子可达1014～1015。因此，高增强因子的局域表面等离子体微结构生物传感芯片，满足了生物、化学物质的快速特异性检测需求。然而，现有LSPR生物传感芯片仅为一次性的，在检测环境下易被检测物污染或氧化失效，不能实现重复利用的目的，大大增加了使用成本，限制了该类型生物传感芯片的进一步推广。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种LSPR反射式生物传感芯片及其制备方法、重复利用方法和应用，本专利技术提供的LSPR反射式生物传感芯片的重复利用率高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种LSPR反射式生物传感芯片，包括具有岛状纳米阵列结构表面的基底和位于所述岛状纳米阵列结构表面的等离子体材料层；所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面的形状为倒梯形或T型。优选的，所述岛状纳米阵列结构的单体在平行于所述基底表面的方向的尺寸为50～1000nm，深度为100～1000nm。优选的，所述等离子体材料层包括金属单质膜或合金膜；所述金属单质膜包括金膜、银膜、铝膜和铬膜中的一种或几种；所述合金膜包括银铝合金或金银合金。优选的，所述等离子体材料层的厚度为10～500nm。本专利技术提供了上述技术方案所述LSPR反射式生物传感芯片的制备方法，(i)当所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面的形状为倒梯形时，所述制备方法包括以下步骤：在基底表面沉积金属，在所述基底表面形成金属反射层；在所述金属反射层表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层；依次通过SP曝光和显影在所述光刻胶层构建纳米结构；通过第一刻蚀将所述纳米结构传递至所述金属反射层，第二刻蚀除去残余光刻胶，以光刻胶层和金属反射层作为掩蔽层对基底进行第三刻蚀，然后除去光刻胶层和金属反射层，得到具有岛状倒梯形纳米阵列结构表面的基底；在所述具有岛状倒梯形纳米结构阵列的表面沉积等离子体材料，得到LSPR反射式生物传感芯片；(ii)当所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面的形状为T型时，所述制备方法包括以下步骤：在基底表面沉积结构材料，在所述基底表面形成结构材料层；在所述结构材料层表面沉积金属，在所述结构材料层表面形成金属反射层；在所述金属反射层表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层；依次通过SP曝光和显影在所述光刻胶层构建纳米结构；通过第四刻蚀将所述纳米结构传递至所述金属反射层，第五刻蚀除去残余光刻胶，以光刻胶层和金属反射层作为掩蔽层对所述结构材料层进行第六刻蚀，以对结构材料层作为掩蔽层对所述基底进行第七刻蚀，然后除去残余的光刻胶层、结构材料层和金属反射层，得到具有岛状T型纳米阵列结构表面的基底；在所述具有岛状T型纳米结构阵列的表面沉积等离子体材料，得到LSPR反射式生物传感芯片。优选的，(i)和(ii)中所述金属反射层的厚度独立地为10～500nm。优选的，所述结构材料包括氧化铝或二氧化硅。优选的，(i)和(ii)中所述光刻胶层的厚度独立地为20～200nm。上述技术方案所述的LSPR反射式生物传感芯片或上述技术方案所述制备方法得到的LSPR反射式生物传感芯片被污染后的重复利用方法，包括以下步骤：将使用过的LSPR反射式生物传感芯片的等离子体材料层去除后再沉积等离子体材料层，得到LSPR反射式生物传感芯片。本专利技术还提供了上述技术方案所述LSPR反射式生物传感芯片、上述技术方案所述制备方法得到的LSPR反射式生物传感芯片或上述技术方案所述重复利用方法得到的LSPR反射式生物传感芯片在食品、药物或环境中微量物质检测的应用。本专利技术提供了一种LSPR反射式生物传感芯片，包括具有岛状纳米阵列结构表面的基底和位于所述岛状纳米阵列结构表面的等离子体材料层；所述岛状纳米阵列结构的单体的形状为倒梯形或T型。本专利技术提供的LSPR反射式生物传感芯片被污染或氧化失效后，只需要将被污染或氧化的等离子体材料层去除、重新沉积等离子体材料即可得到全新的LSPR反射式生物传感芯片，其使用性能不受影响。实施例结果表明，本专利技术提供的LSPR反射式生物传感芯片可重复利用10次以上，重复利用率高，大大降低了成本。本专利技术提供的制备方法，操作简单，成本低，具有较高的工艺重复性，LSPR反射式生物传感芯片的良品率较高，适宜工业化生产。附图说明图1为实施例1制备的LSPR反射式生物传感芯片的工艺流程图；图2为实施例1制备的LSPR反射式生物传感芯片的SEM图；图3为实施例2制备的LSPR反射式生物传感芯片的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种LSPR反射式生物传感芯片，包括具有岛状纳米阵列结构表面的基底和位于所述岛状纳米阵列结构表面的等离子体材料层；所述岛状纳米阵列结构的单体的形状为倒梯形或T型。在本专利技术中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。在本专利技术中，所述基底优选包括石英片、硅片、玻璃基片或蓝宝石基片。在本专利技术中，所述岛状纳米阵列结构优选具有一维或二维结构。在本专利技术中，所述岛状纳米阵列结构优选为周期排列；所述一维或二维的XY方向的周期性独立的优选为200～2000nm，更优选为500～1800nm，最优选为1000～1500nm。在本专利技术中，所述岛状纳米阵列结构的单体在平行于基底表面方向的形状优选为三角形或菱形；所述岛状纳米阵列结构的单体的在平行于基底表面方向的横向尺寸优选为50～1000nm，更优选为100～800nm，最优选为300～500nm；所述单体的深度(即垂直于基底表面方向的高度)优选为100～1000nm，更优选为200～800nm，最优选为300～500nm。在本专利技术中，所述倒梯形或T型为所述岛状纳米阵列结构的单体在垂直于所述基底表面方向的剖面形状。在本专利技术中，所述等离子体材料层优选包括金属单质膜或合金膜，所述金属单质膜优选包括金膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LSPR反射式生物传感芯片，其特征在于，包括具有岛状纳米阵列结构表面的基底和位于所述岛状纳米阵列结构表面的等离子体材料层；/n所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面形状为倒梯形或T型。/n

【技术特征摘要】
1.一种LSPR反射式生物传感芯片，其特征在于，包括具有岛状纳米阵列结构表面的基底和位于所述岛状纳米阵列结构表面的等离子体材料层；
所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面形状为倒梯形或T型。


2.根据权利要求1所述的LSPR反射式生物传感芯片，其特征在于，所述岛状纳米阵列结构的单体在平行于所述基底表面的方向的尺寸为50～1000nm，深度为100～1000nm。


3.根据权利要求1所述的LSPR反射式生物传感芯片，其特征在于，所述等离子体材料层包括金属单质膜或合金膜；
所述金属单质膜包括金膜、银膜、铝膜和铬膜中的一种或几种；
所述合金膜包括银铝合金或金银合金。


4.根据权利要求1或3所述的LSPR反射式生物传感芯片，其特征在于，所述等离子体材料层的厚度为10～500nm。


5.权利要求1～4任一项所述LSPR反射式生物传感芯片的制备方法，其特征在于，
(i)当所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面形状为倒梯形时，所述制备方法包括以下步骤：
在基底表面沉积金属，在所述基底表面形成金属反射层；
在所述金属反射层表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层；
依次通过SP曝光和显影在所述光刻胶层构建纳米结构；
通过第一刻蚀将所述纳米结构传递至所述金属反射层，第二刻蚀除去残余光刻胶，以光刻胶层和金属反射层作为掩蔽层对基底进行第三刻蚀，然后除去光刻胶层和金属反射层，得到具有岛状倒梯形纳米阵列结构表面的基底；
在所述具有岛状倒梯形纳米结构阵列的表面沉积等离子体材料，得到LSPR反射式生物传感芯片；
(ii)当所述岛状纳米阵列结构的单体的垂直于所述基底表面方向的剖面形状为T型时，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀，李阳，
申请(专利权)人：江苏致微光电技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32