结构化的层构造和制造这种层构造的方法技术

本发明专利技术涉及具有平坦的载体基底的结构化的层构造，在该平坦的载体基底的功能活性侧上布置结构化的铬层。其由与载体基底的未涂覆区域交替布置的铬区域组成。在铬层上方布置扁平的反应性层，其在铬区域上方的子区域中具有比在载体基底的未涂覆区域上方的子区域中更高的光催化活性。的光催化活性。的光催化活性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构化的层构造和制造这种层构造的方法
[0001]专利技术名称
[0002]结构化的层构造和制造这种层构造的方法


[0003]本专利技术涉及结构化的层构造和制造这种层构造的方法。

技术介绍

[0004]为了通过光学分析方法检查由生物分子组成的材料样本，通常需要以预定的类型和方式对布置在载体基底上的层状材料样本进行结构化。这意味着必须在载体基底上以特定的几何形式产生交替布置的子区域，其中存在或不存在材料样本。
[0005]这例如可以通过对载体基底进行局部适当改性来实现。此时，相应的生物分子粘附到载体基底的特定子区域中，而它们在其它子区域中被排斥。在这方面，例如参考出版物G.Panzarasa,G.Soliveri,Photocatalytic Lithography,Appl.Sei.2019,9,第1266页。这种程序的缺点是功能层仅由一种材料组成，该材料会由于外部影响，例如光而改性。由此无法保证材料样品的长期稳定性。
[0006]还已知局部破坏已扁平地施加到载体基底上的用于材料样品的粘附层。以这种类型和方式，载体基底的非粘附子区域被暴露，其中此时不存在材料样品的生物分子。这种结构化变体例如在US 2005/0266319A1中公开。其中提出将氨基硅烷形式的细胞结合材料和粘合剂材料例如光催化活性氧化钛纳米颗粒的混合物以均匀层施加到载体基底上。该层然后在光刻工艺中经由掩模结构通过UV辐射进行曝光，由此粘合剂材料的光催化性能局部选择性地破坏预定子区域中的氨基硅烷的细胞结合性能。一方面，这种方法的缺点是结构化需要基于掩模的昂贵的光刻工艺。另一方面，结合区域也会长期劣化。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供结构化的层构造，其特别适用于生物和/或医学应用中的光学分析方法并且可以通过尽可能少的花费来制造。此外，还应提出制造这种层构造的合适方法。
[0008]根据本专利技术，首先提到的目的通过具有权利要求1的特征的结构化的层构造来实现。
[0009]根据本专利技术，第二个提到的目的通过具有权利要求17的特征的方法来实现。
[0010]根据本专利技术的结构化的层构造和根据本专利技术的方法的有利实施方式源自各个从属权利要求中列出的措施。
[0011]根据本专利技术的结构化的层构造包括平坦的载体基底和结构化的铬层，该结构化的铬层由与载体基底的未涂覆区域交替布置在载体基底的功能活性侧上的铬区域组成。在结构化的铬层上方存在扁平的反应性层，其在铬区域上方的子区域中具有比在载体基底的未涂覆区域上方的子区域中更高的光催化活性。
[0012]反应性层优选由氧化钛TiO
x
形成，其中x＝2
‑
4；在此，具有更高光催化活性的子区域主要由富含锐钛矿的氧化钛组成，并且具有更低光催化活性的子区域主要由富含金红石的氧化钛组成。
[0013]由氧化钛制成的反应性层可具有30nm
‑
300nm的厚度。
[0014]铬层可具有30nm
‑
150nm的厚度。
[0015]此外，铬层可具有15原子％至25原子％的氮含量。
[0016]载体基底有利地由以下材料之一形成：
[0017]‑
玻璃
[0018]‑
玻璃陶瓷
[0019]‑
光学透明晶体。
[0020]此外，可以规定，在反应性层上方布置生物功能层。
[0021]在此，生物功能层可以被设计成将生物分子特异性结合或附着在生物功能层上。
[0022]在此，生物功能层有利地包含以下官能团中的一种或多种：
[0023]‑
氨基
[0024]‑
环氧基
[0025]‑
羧基
[0026]‑
羟基
[0027]‑
硫醇
[0028]‑
叠氮化物。
[0029]或者，也可以将生物功能层设计成抑制或防止生物分子结合或附着在生物功能层上。
[0030]在这种情况下，生物功能层优选包含以下官能团中的一种或多种：
[0031]‑
PEG聚合物
[0032]‑
PEO聚合物
[0033]‑
HMDS
[0034]‑
氟封端的烃链
[0035]‑
饱和烃链。
[0036]此外，可以规定，生物功能层
[0037]‑
由自组装单层组成，或
[0038]‑
由形成用于反应性层的非晶氧化硅网络的有机硅烷组成。
[0039]在此，生物功能层可由以下材料之一组成：
[0040]‑3‑
氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)
[0041]‑3‑
氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)
[0042]‑
N
‑
(2
‑
氨基乙基)
‑3‑
氨基丙基三乙氧基硅烷(AEAPTES)
[0043]‑
N
‑
(2
‑
氨基乙基)
‑3‑
氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)
[0044]‑
N
‑
(6
‑
氨基己基)氨基甲基三乙氧基硅烷(AHAMTES)
[0045]‑3‑
氨基丙基二异丙基乙氧基硅烷(APDIPES)。
[0046]此外，在反应性层上方可以布置六甲基二硅氮烷层作为功能层。
[0047]作为对此的替代方案，也可以规定，在反应性层上方布置负性光致抗蚀剂作为功
能层。
[0048]还可以直接在载体基底的功能活性侧上布置扁平的反射器层，其被介电材料层扁平地覆盖，并且其中结构化的铬层布置在介电材料层上。
[0049]在此，反射器层可以由金属组成，并且介电材料层可以由二氧化硅组成。
[0050]根据本专利技术的制造结构化的层构造的方法规定以下方法步骤：
[0051]‑
提供平坦的载体基底，
[0052]‑
在载体基底的功能活性侧上施加结构化的铬层，其由与载体基底的未涂覆区域交替布置的铬区域组成，
[0053]‑
在载体基底的功能活性侧上在结构化的铬层上方施加扁平的反应性层，其中在反应性层中在铬区域上方形成具有比在载体基底的未涂覆区域上方的反应性层的子区域中更高的光催化活性的子区域。
[0054]在此，优选通过低温溅射工艺以30nm
‑
300nm的厚度施加氧化钛层作为反应性层。
[0055]根据本专利技术的结构化的层构造和根据本专利技术的制造该结构化的层构造的相应方法的特别优点是不需要昂贵的基于掩模的光刻工艺来活化所需子区域中的光催化。通过用合适的电磁辐射对载体基底进行平面照射，可以明显简化的方式进行结构化。其结果是结构化的层构造，其可以多种方式用于具有光学读出方法的生物和/或医学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.结构化的层构造，其具有
‑
平坦的载体基底(10；110；210)，
‑
结构化的铬层(20'；120；220)，其由与载体基底(10；110；210)的未涂覆区域(20.2')交替布置在载体基底(10；110；210)的功能活性侧上的铬区域(20.1')组成，以及
‑
位于结构化的铬层(20'；120；220)上方的扁平的反应性层(30；130；230)，其在铬区域(20.1')上方的子区域(30.1)中具有比在载体基底(10；110；210)的未涂覆区域(20.2')上方的子区域(30.2)中更高的光催化活性。2.根据权利要求1所述的结构化的层构造，其中所述反应性层(30；130；230)由氧化钛TiO
x
形成，其中x＝2
‑
4，并且具有更高的光催化活性的子区域(30.1)主要由富含锐钛矿的氧化钛组成，并且具有更低的光催化活性的子区域(30.2)主要由富含金红石的氧化钛组成。3.根据权利要求2所述的结构化的层构造，其中由氧化钛制成的反应性层(30；130；230)具有30nm
‑
300nm的厚度。4.根据前述权利要求中至少一项所述的结构化的层构造，其中所述铬层(20'；120；220)具有30nm
‑
150nm的厚度。5.根据前述权利要求中至少一项所述的结构化的层构造，其中所述铬层(20'；120；220)具有15原子％至25原子％的氮含量。6.根据前述权利要求中至少一项所述的结构化的层构造，其中所述载体基底(10；110；210)由以下材料之一形成：
‑
玻璃
‑
玻璃陶瓷
‑
光学透明晶体。7.根据前述权利要求中至少一项所述的结构化的层构造，其中在反应性层(30；130；230)上方布置生物功能层(40；240)。8.根据权利要求7所述的结构化的层构造，其中所述生物功能层(40；240)被设计成将生物分子特异性地结合或附着在生物功能层(40；240)上。9.根据权利要求8所述的结构化的层构造，其中所述生物功能层(40；240)包含以下官能团中的一种或多种：
‑
氨基
‑
环氧基
‑
羧基
‑
羟基
‑
硫醇
‑
叠氮化物。10.根据权利要求7所述的结构化的层构造，其中所述生物功能层(40；240)被设计成抑制或防止生物分子结合或附着在生物功能层(40；240)上。11.根据权利要求10所述的结构化的层构造，其中所述生物功能层(40；240)包含以下官能团中的一种或多种：
‑
PEG聚合物
‑
PEO聚合物
‑
HMDS

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：约翰内斯，
类型：发明
国别省市：