光刻法制备微纳流体芯片及其在检测仪器中的应用

摘要

微纳流控芯片技术是一门新兴技术，是包含生物、化学、物理等学科的交叉学科，其制作方法涉及半导体制造，与光学检测结合可以应用于疾病诊断、环境监测、药物筛选等方面，利用流体在微米尺度和纳米尺度存在的特性可以得到与众不同的观测结果。
　　本文分别从微流控通道和纳流控通道两方面进行介绍:
　　(1)制作适配光学显微镜系统的的微流控芯片。制作微通道主要用到的方法有光刻法制作SU-8通道阳模，SU-8厚度为100微米;用模塑法制作PDMS微通道，以预聚体和固化剂质量比为10∶1的比例配置PDMS溶液;用氧等离子体处理改性的方法实现PDMS与金薄膜的键合，制作出完整的通道，通道尺寸为100μm×100μm×5mm;在使用氧等离子体改性时研究了改性原理，比较改性前后PDMS中C、O、Si的含量以及改性后对Si峰进行分峰拟合，可以得出结论:氧等离子体处理后，PDMS表面出现的SiOx，使得PDMS具有亲水性。用该微流控芯片检测不同尺寸的聚苯乙烯纳米颗粒，能得到纳米颗粒的光强图像，并可以根据图像亮场光功率反推出颗粒的尺寸。
　　(2)制作适配超快冷冻电镜的纳米腔室。制作纳米腔室主要用光刻、六氟化硫干法刻蚀、氢氧化钾湿法刻蚀的方法制作腔室的氮化硅观察窗口，验证了30nm氮化硅薄膜能够形成自支撑膜;用负胶金属剥离的方法制作金薄膜中间层，中间金薄膜厚度为100nm;并用金硅键合的方法把上下两层芯片键合在一起，形成腔室;最后用激光切割的方法把硅片上的腔室芯片单元分离，制作出独立的尺寸为2.6mm×2.6mm的腔室芯片。用该纳米腔室在超快冷冻电镜中观察溶液中的铁蛋白分子，能够清楚地观察到独立的铁蛋白分子，并能看到蛋白质分子的动态变化。

目录

声明

致谢

摘要

1绪论

1．1 微纳流控芯片系统及其发展概况

1．2微流控系统

1．2．1 微米尺度下流体的基本特征

1．2．2微米通道的材料及制作工艺

1．2．3微流体芯片的优势及应用研究

1．3纳流控系统

1．3．1纳米尺度下流体的特殊性质

1．3．2纳米通道的制作

1．3．3 纳流控芯片的特点及其应用

1．4本论文主要工作

2微米通道的制备及其在光学显微镜中的应用

2．1 引言

2．2微米流道芯片制备工艺研究

2．2．1 材料选择

2．2．2掩膜版设计

2．2．3 SU-8阳模的制作

2．3．4 PDMS微通道的制作

2．2．5 PDMS微流体芯片的键合

2．3 微流体芯片应用于光学显微镜系统

2．3．1光路设计

2．3．2表面等离子激元的激发及其共振成像

2．3．3 病毒检测

2．4本章小结

3 纳米腔室芯片的制备及其在超快冷冻电镜中的应用

3．1 引言

3．2纳米腔室芯片制备工艺研究

3．2．1材料选择

3．2．2掩膜板设计

3．2．3光刻工艺及其参数设定

3．2．4刻蚀工艺及其参数设定

3．2．5 金属剥离工艺及其参数设定

3．2．6键合工艺研究

3．2．7切割工艺研究

3．3纳米腔室芯片应用于超快冷冻电镜

3．3．1超快冷冻电镜

3．3．2蛋白质观察

3．4本章小结

4总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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