【技术实现步骤摘要】
本专利技术的多方面涉及分子感测系统及其使用方法的领域。
技术介绍
1、最近，对于监测和个性化医疗的需求已经推动了用于感测单分子的诊断平台的开发。此类诊断系统可以在诸如荧光抗体测定、pcr测定、核酸扩增测试以及dna或蛋白质测序的应用中使用。
2、目前，许多这些分子感测系统遭受分析物的扩散受限递送，这会导致读取时间较长。这造成检测事件之间的等待时间较长和背景荧光较多(其导致信噪比(snr)低、误差较大以及检测灵敏度差)。此外，这样的系统通常缺乏向广范围的用于感测的分子(诸如用于测序的染料、dna链或抗体)提供高效的信号增强的能力。
3、期望的是一种设备架构，其可以改善读出snr并实现更快和更早的读出以用于更小的样本大小。
4、此
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术的背景的理解，因此它可能包含不形成现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利技术的实施例的方面涉及诊断平台(例如，单分子诊断平台)的等离子体装置，其能够在其感测位点处引导靶分子的流动并聚集靶分子，并且提供高度的光学信号增强。在一些实施例中，等离子体装置是纳米结构，其利用在其端部具有开口的呈三维(3d)锥形的腔，其被配置为在腔的尖端处聚集分子以加速分子检测并放大靶区域处的光学读出，从而实现改善的读出信噪比(snr)以及更快和更早的读出以用于更小的样本浓度和更大范围的分子尺寸。
2、根据本专利技术的一些示例性实施例，提供一种等离子体装置，所述等离子体装置包括：支撑层，
3、在一些实施例中，所述腔在平面图中暴露所述绝缘层。
4、在一些实施例中，所述腔具有第一腔部分、锥形腔部分和第二腔部分，所述第一腔部分具有第一宽度和第一厚度，所述锥形腔部分具有沿着所述第一方向的渐细宽度以及沿着与所述第一方向和所述第二方向交叉的第三方向的渐细厚度，所述第二腔部分具有第二宽度和第二厚度，并且所述腔的所述尖端位于所述第二腔部分的端部处。
5、在一些实施例中，等离子体层包括：第一等离子体部分，具有所述第一厚度；第二等离子体部分，具有所述第二厚度；以及锥形等离子体部分，在所述第一等离子体部分与所述第二等离子体部分之间并具有所述渐细厚度。
6、在一些实施例中，所述锥形等离子体部分沿着第三方向渐细。
7、在一些实施例中，所述第二宽度小于所述第一宽度，并且所述第二厚度小于所述第一厚度。
8、在一些实施例中，所述等离子体层包括疏水材料，所述绝缘层包括亲水材料，并且所述绝缘层被配置为将存在于所述等离子体层上的流体吸引到所述开口中。
9、在一些实施例中，所述等离子体层包括金，所述绝缘层包括二氧化硅，并且所述支撑层包括氮化硅。
10、在一些实施例中，所述支撑层被配置为向所述等离子体层和所述绝缘层提供结构支撑以建立呈所述开口的两侧被打开的自由悬挂结构，并且所述等离子体装置还包括在所述支撑层下方的吸收层，所述吸收层被配置为吸收离开所述开口的底部的流体。
11、在一些实施例中，所述开口是流体通道，所述流体通道被配置为经由蒸发和表面张力梯度中的至少一种来使所述溶液能够被动流动并使所述溶液的靶分子聚集在所述开口中。
12、在一些实施例中，所述开口具有5nm至25nm的宽度。
13、在一些实施例中，所述等离子体层包括金，所述绝缘层包括二氧化硅，并且所述支撑层包括铁磁材料，所述铁磁材料包括镍、铁和钴中的至少一种。
14、在一些实施例中，所述等离子体装置还包括在所述支撑层下方的基底，其中，所述开口在平面图中暴露所述基底的顶表面。
15、在一些实施例中，所述溶液包括结合到磁性纳米颗粒的靶分子，并且所述开口被配置为通过将所述磁性纳米颗粒朝向由所述支撑层的被所述开口暴露的部分吸引来使所述溶液的所述靶分子聚集在所述开口中。
16、在一些实施例中，所述等离子体层包括：第一部分，包括第一等离子体部分、第二等离子体部分、锥形等离子体部分，所述第一等离子体部分具有第一厚度，所述第二等离子体部分具有第二厚度，所述锥形等离子体部分在所述第一等离子体部分与所述第二等离子体部分之间并具有渐细厚度；以及第二部分，与所述第一部分电隔离，其中，所述开口是使所述等离子体层的所述第二等离子体部分和所述第三等离子体部分物理地分离的横向间隙，并且其中，所述支撑层是限定所述横向间隙的底部的基底。
17、在一些实施例中，在存在跨所述横向间隙的交流电场(ac)的情况下，所述溶液的靶分子经由介电泳被引导至所述开口。
18、根据本专利技术的一些示例性实施例，提供一种光学诊断系统，所述光学诊断系统包括：等离子体装置，所述等离子体装置包括支撑层、绝缘层和等离子体层，所述支撑层沿着第一方向和第二方向延伸，所述绝缘层在所述支撑层上，所述等离子体层在所述绝缘层上并且限定沿着所述第一方向延伸的腔，所述腔具有三维(3d)锥形结构并且被配置为使电磁场沿着所述第一方向传播并将所述电磁场聚集在所述腔的尖端处，其中，所述支撑层、所述绝缘层和所述等离子体层在其中限定开口，所述开口位于所述腔的所述尖端处并且被配置为使存在于所述等离子体层上的溶液的靶分子穿过；光源，被配置为将激发光照射到所述等离子体装置；以及检测器，被配置为检测来自所述等离子体装置的返回信号。
19、在一些实施例中，所述返回信号是由与所述溶液的靶分子结合的荧光团响应于经由所述激发光的激发而发射的光谱信号或荧光信号。
20、在一些实施例中，所述腔横向地和竖直地渐细，并且所述开口是流体通道，所述流体通道被配置为经由蒸发和表面张力梯度中的至少一种来使所述溶液能够被动流动并使所述溶液的靶分子聚集在所述开口中。
21、根据本专利技术的一些示例性实施例，提供一种执行单分子检测的方法，所述方法包括：提供等离子体装置，所述等离子体装置包括支撑层、绝缘层和等离子体层，所述支撑层沿着第一方向和第二方向延伸，所述绝缘层在所述支撑层上，所述等离子体层在所述绝缘层上并限定沿着所述第一方向延伸的腔，所述腔具有三维(3d)锥形结构并被配置为使电磁场沿着所述第一方向传播并将所述电磁场聚集在所述腔的尖端处，其中，所述支撑层、所述绝缘层和所述等离子体层在其中限定开口，所述开口位于所述腔的所述尖端处并被配置为使存在于所述等离子体层上的溶液的靶分子穿过；朝向所述等离子体装置照射激发光；并且检测来自所述等离子体装置的返回信号，所述返回信号对应于所述靶分子。
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1.一种等离子体装置，所述等离子体装置包括：
2.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述腔在平面图中暴露所述绝缘层。
3.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，
4.根据权利要求3所述的等离子体装置，其中，所述等离子体层包括：
5.根据权利要求4所述的等离子体装置，其中，所述锥形等离子体部分沿着所述第三方向渐细。
6.根据权利要求3所述的等离子体装置，其中，所述第二宽度小于所述第一宽度，并且所述第二厚度小于所述第一厚度。
7.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述等离子体层包括疏水材料，所述绝缘层包括亲水材料，并且
8.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，
9.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述支撑层被配置为向所述等离子体层和所述绝缘层提供结构支撑以建立呈所述开口的两侧被打开的自由悬挂结构，并且
10.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，
11.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述开口具有5nm到25nm的宽度。
<...【技术特征摘要】
1.一种等离子体装置，所述等离子体装置包括：
2.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述腔在平面图中暴露所述绝缘层。
3.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，
4.根据权利要求3所述的等离子体装置，其中，所述等离子体层包括：
5.根据权利要求4所述的等离子体装置，其中，所述锥形等离子体部分沿着所述第三方向渐细。
6.根据权利要求3所述的等离子体装置，其中，所述第二宽度小于所述第一宽度，并且所述第二厚度小于所述第一厚度。
7.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述等离子体层包括疏水材料，所述绝缘层包括亲水材料，并且
8.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，
9.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述支撑层被配置为向所述等离子体层和所述绝缘层提供结构支撑以建立呈所述开口的两侧被打开的自由悬挂结构，并且
10.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，
11.根据权利要求1所述的等离子体装置，其中，所述开口具有5nm到25nm的宽度。...
【专利技术属性】
技术研发人员：萨拉·库玛，朴海利，拉德瓦努尔·哈桑·斯迪克，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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