生医及微纳米结构物质感测芯片及其制备方法技术

一种生医及微纳米结构物质感测芯片及其制备方法。该感测芯片包括复数纳米金属颗粒以及一多孔性阳极氧化铝薄膜，其中该些复数纳米金属颗粒完全位于该多孔性阳极氧化铝薄膜的孔洞内并附着于孔洞的底端，且覆盖孔洞的第二端的氧化铝层的厚度为1nm至300nm。当如生医分子的待测物与感测芯片接触时，由拉曼光谱法测定拉曼散射讯号。本发明专利技术的光转换的感测芯片结构简单，制作方法容易，因此具有非常高的商业利用价值。此外，本发明专利技术还提供了有关于一种上述感测芯片的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种，尤其指一种包括复数纳米金属颗粒以及一阳极氧化铝薄膜的感测芯片及其制备方法。
技术介绍
生医及微纳米结构物质感测芯片可用于药物研发、疾病与生理机能检测、DNA定序、生物组织处理、微纳米结构物质等应用，对于生医及微纳米结构物质感测芯片的要求，较佳地是具有可呈现高灵敏度、所需检体量极少、可同时进行多样检测、反应时间迅速、集成化与检测成本降低等特点。生医及微纳米结构物质感测芯片的研发可有助于满足未来高龄化社会对于维护生命质量的需求与期待及新颖微纳米材料的研发。而目前典型的生医及微纳米结构物质感测技术包括激光激发突光分析(LIF, laser-inducedf Iuorescence)、表面等离子体共振(SPR, surface plasma resonator)、传统酵素免疫分析法(ELISA,enzyme-linked immunosorbent)、及拉曼(Raman)光谱法等。其中，拉曼光谱法是利用光的散射、与电子的交互作用、以及极化等特性来达成，为一种可快速检测的方法。拉曼光谱法还包括有表面增强拉曼散射法(SERS)、针尖增强拉曼散射法、以及偏极拉曼散射法等数种。其中，表面增强拉曼散射法(SERS)是一种非常强大的高灵敏分析技术，可以探测和分析物质表层所吸附的各类分子，其利用金属表面的分子的拉曼散射讯号会被大幅增强的现象来达成。亦即，利用基板表面等离子体子来增加光和物质的交互作用，使拉曼讯号大幅增强。因此，使用于表面增强拉曼散射测定所用的芯片则显得格外重要。用于表面增强拉曼散射法的测定用的芯片，基本上须于基板(如玻璃基板、硅基基板等)上形成有纳米大小的金属颗粒或是形成一具有纳米结构的金属薄膜，而基板上的金属颗粒较佳具有均匀尺寸且排列整齐，其形成方法举例有蒸镀法、沉积法、涂布法等。然而，前述方法于调控微、纳米金属颗粒的尺寸、形状、排列等效率较差，且所得到的芯片因金属颗粒暴露于恶劣环境中而变质，以致稳定性、可重复使用性亦为较难达成的困难点。因此，本领域亟需开发出一种具新颖结构的感测芯片及其制备方法，使可达成金属颗粒的尺寸均匀、形状完整、排列整齐、不受环境及待测物影响而变质，以达稳定性佳、并可重复使用等特点，以使表面增强拉曼散射法应用于生医及微纳米结构物质感测的技术更进步。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以改善公知技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供的生医及微纳米结构物质感测芯片，包括复数纳米金属颗粒以及一阳极氧化铝薄膜，其中该阳极氧化铝薄膜为一具有纳米孔洞的多孔性材料，其具有一第一表面以及相对该第一表面的一第二表面，且该阳极氧化铝薄膜具有复数孔洞，该孔洞为长条管状，且该孔洞具有一第一端以及一 第二端，该第一端具有开口且该开口位于该阳极氧化铝薄膜的第一表面，该孔洞的第二端是封闭且该第二端位于该阳极氧化铝薄膜的第二表面，该封闭的第二端被一阻障层覆盖，且该些复数纳米金属颗粒是完全位于该孔洞之内；其中，覆盖该阳极氧化铝薄膜的第二端的阻障层的厚度为Inm至300nm ;并且当一待测物与该感测芯片的第二端的阻障层接触时，是由拉曼光谱法测定一拉曼散射讯号。所述的感测芯片，其中，覆盖该阳极氧化铝薄膜的第二端的阻障层的厚度为Inm至 60nm。所述的感测芯片，其中，覆盖该阳极氧化铝薄膜的第二端的阻障层的厚度为Inm至 10nm。所述的感测芯片，其中，该阻障层的材质为二氧化硅、氧化锌、氧化铝、或表面附氢原子或氟原子的石墨烯。所述的感测芯片，其中，该待测物是与该感测芯片的阳极氧化铝薄膜的第二表面接触。所述的感测芯片，其中，包括一功能性薄膜或附着物，覆于该第二表面，使该待测物与该功能性薄膜或附着物接触。所述的感测芯片，其中，该拉曼光谱法为表面增强拉曼散射法(SERS)。所述的感测芯片，其中，该孔洞的开口直径为IOnm至400nm。所述的感测芯片，其中，该纳米金属颗粒的粒径为IOnm至400nm。所述的感测芯片，其中，该纳米金属颗粒的材质是选自由银、金、铜、镍、铬、钨、白金、铝及其合金所组成的群组。所述的感测芯片，其中，该纳米金属颗粒为实心或空心，且该纳米金属颗粒的形状为柱状、类球状、椭圆状或不规则形状。所述的感测芯片，其中，包括一保护层，配置于该阳极氧化铝薄膜的第一表面。本专利技术提供的感测芯片的制备方法，包括步骤(A)提供一铝金属片；(B)将该铝金属片进行阳极处理(anodizing)，使该铝金属片表面形成一阳极氧化铝薄膜，此薄膜为一具有纳米孔洞的多孔性材料，其具有一第一表面以及相对该第一表面的一第二表面，且该阳极氧化铝薄膜具有复数孔洞，该孔洞为长条管状，且该孔洞一第一端以及一第二端，该第一端具有开口且该开口位于该阳极氧化铝薄膜的第一表面，该孔洞的第二端是封闭且该第二端位于该阳极氧化铝薄膜的第二表面，该封闭的第二端被一氧化铝层覆盖；(C)在该阳极氧化铝薄膜的孔洞中成长纳米金属颗粒，并使该纳米金属颗粒完全位于该孔洞中；(D)移除该铝金属片；以及(E)减薄覆盖于该阳极氧化铝薄膜的第二端的氧化铝层，使覆盖该阳极氧化铝薄膜的第二端的氧化铝层的厚度为Inm至300nm，以形成该感测芯片。所述的感测芯片的制备方法，其中，该步骤(E)是经由使用一酸溶液腐蚀该氧化铝层、或以一物理性方法减薄该氧化铝层而达成。所述的感测芯片的制备方法，其中，当一待测物与该感测芯片的第二端的氧化铝层接触时，由拉曼光谱法测定一拉曼散射讯号。所述的感测芯片的制备方法，其中，步骤(C)中的该纳米金属颗粒是由电镀沉积(electrodeposition)方法所形成。所述的感测芯片的制备方法，其中，步骤(B)之后包括一步骤(BI):将该阳极氧化铝薄膜放入一侵蚀溶液中，以增加孔洞的开口直径。所述的感测芯片的制备方法，其中，该步骤⑶中，该孔洞的开口直径为IOnm至400nm。所述的感测芯片的制备方法，其中，该纳米金属颗粒的材质是选自由银、金、铜、 镍、铬、钨、白金、铝及其合金所组成的群组。所述的感测芯片的制备方法，其中，覆盖该阳极氧化铝薄膜的第二端的氧化铝层的厚度为Inm至60nm。所述的感测芯片的制备方法，其中，覆盖该阳极氧化铝薄膜的第二端的氧化铝层的厚度为Inm至10nm。所述的感测芯片的制备方法，其中，步骤(E)之后包括一步骤(F):于该阳极氧化铝薄膜的该第一表面形成一保护层。本专利技术还提供一种感测芯片的制备方法，包括步骤(A)提供一铝金属片；(B)将该铝金属片进行阳极处理(anodizing)，使该铝金属片表面形成一阳极氧化铝薄膜，此薄膜为一具有纳米孔洞的多孔性材料，其具有一第一表面以及相对该第一表面的一第二表面，且该阳极氧化铝薄膜具有复数孔洞，该孔洞为长条管状，且该孔洞一第一端以及一第二端，该第一端具有开口且该开口位于该阳极氧化铝薄膜的第一表面，该孔洞的第二端为封闭且该第二端位于该阳极氧化铝薄膜的第二表面，该封闭的第二端被一氧化铝层覆盖；(C)在该阳极氧化铝薄膜的孔洞中成长纳米金属颗粒，并使该纳米金属颗粒完全位于该孔洞中；(D)移除该铝金属片；(E)移除覆盖于该阳极氧化铝薄膜的第二端的氧化铝层，使显露该些纳米金属颗粒；以及(F)形成一阻障层，使该阻障层覆盖该阳极氧化铝薄膜的第二端及该些纳米金属颗粒，该阻障层厚度为Inm至60n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾永华，刘志毅，黄贞翰，林幸莹，崔祥辰，罗本超，陈仕哲，黄政文，
申请(专利权)人：曾永华，
类型：发明
国别省市：