[发明专利]微-纳流控芯片的二维纳米通道的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微-纳流控芯片的加工方法，特别是涉及微-纳流控芯片的二维纳米通道的 制备方法。

背景技术

随着微细加工技术的进步，微流控芯片技术正朝着微-纳流控(micro-and nanofluidic) 方向发展。由于微-纳流控芯片在单分子分析，生物技术以及生物传感器方面具有显著的优 势和巨大的潜在应用，微-纳流控芯片技术已经吸引了化学，物理以及生物研究工作者的广 泛兴趣。

加工纳米通道是集成微-纳流控芯片的关键，用于集成微-纳流控芯片的纳米通道可分 为一维纳米通道(宽度微米级，深度纳米级)、二维纳米通道(宽度纳米级，深度纳米级) 和纳滤膜三种。一维纳米通道可采用普通光刻技术制得。由于一维纳米通道的宽深比大，芯 片在封接时容易产生通道塌陷。纳滤膜已经商品化，可被封接在两片加工有微米通道的基片 之间，集成微-纳流控芯片。这两种纳米通道集成的微-纳流控芯片多用于生物大分子和离 子的富集研究。由于一维纳米通道的宽度通常在几微米到数十微米之间，它在研究DNA分子 拉伸，单分子之间相互作用等方面受到了很大限制。二维纳米通道主要用于DNA拉伸以及单 分子间相互作用的研究，加工方法可分为光刻法和非光刻法两类。光刻法包括电子束光刻 (Electron Beam Lithography)、聚焦离子束光刻(Focused-ion Beam Lithography)、 纳米压印光刻(Nanoimprint Lithography)等。非光刻法包括：(1)化学蒸气沉积后延生 长法制备硅纳米线模板，利用多步氧化刻蚀制备纳米管阵列，该法制备的纳米管长度只有8 微米，并且集成微-纳流控芯片难度较大；(2)电纺法制备可热分解的聚合物纳米线，然后 用热稳定物质包裹此纳米线，通过加热使纳米线热分解，获得纳米通道。该法制备的纳米通 道较长，但是所需材料特殊不易获得。上述二维纳米通道的加工方法均需昂贵的设备，复杂 的加工过程和高昂的加工费用，限制了微-纳流控芯片技术的发展，因此研究一种加工简便， 成本低廉的微流控芯片的二维纳米通道的制备方法，对于微-纳流控芯片技术和单分子研究 的发展都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是建立一套简便快速，成本低廉的微-纳流控芯片的二维纳米通道的制备 方法，克服目前二维纳米通道加工设备昂贵，加工过程复杂和加工费用高昂的问题。

本发明提供的微-纳流控芯片的二维纳米通道的制备方法，是将纳米线放置载玻片上作 为模板；通过热压法，将纳米线嵌入热塑性聚合物基片的上表面；用刻蚀剂将嵌入聚合物基 片中的纳米线溶解后，在聚合物基片表面形成二维纳米通道；将形成二维纳米通道的聚合物基 片与盖片封合，形成密封的二维纳米通道。

本发明将加工有微米通道的盖片与上述加工有二维纳米通道的基片相封接，使二维纳米 通道与微米通道相连，可得到集成的微-纳流控芯片。

本发明的所用的纳米线通过热拉伸法制得，直径在20-900纳米之间，长度可控制在5微 米到4厘米之间。纳米线可放置为直线形，弧形或阵列形用于压制不同形状的纳米通道。

本发明的二维纳米通道的宽度在20-900纳米之间，长度在5微米到4厘米之间，形状可 为直线形，阵列形，弧形或相互交叉。

本发明热压法制备二维纳米通道的具体步骤是：

●用热拉伸法制备纳米线；

●将一块洁净平整的聚合物基片盖在纳米线和载玻片上；

●将聚合物基片，纳米线和载玻片放入热压机中热压，使纳米线嵌入聚合物基片；

●将载玻片和聚合物基片剥离，用刻蚀剂溶解纳米线，露出纳米通道；

●去除了纳米线的聚合物基片与另一盖片封合，形成二维纳米通道。

本发明中的基片与盖片可为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等热塑性聚合 物，聚合物盖片和聚合物基片可以是相同的聚合物材料，也可以是不同的聚合物材料。

本发明所述的制备二维纳米通道的具体步骤可对同一基片重复使用，加工相对复杂的纳 米通道结构。

本发明所述所述的封接方法可为热压法封接或聚二甲基硅氧烷基片可逆封接。