[发明专利]微纳米流体系统及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳米流体系统及其制备方法。

背景技术

随着微纳流体在物理、化学、生物等领域的研究发展和广泛应用，自然学科对微纳流芯片的要求也越来越高，尤其是近年来纳流体学(在特征尺度为100nm的物体内部或周围的流体的研究及应用)因其尺度效应明显，可实现单分子的分析、研究而备受关注。目前生物、化学领域已在微量物质反应、分析方面借助微纳体系做出一定贡献，但可以预见的是微纳流体系还有更长远的发展，我们甚至可以在该系统上实现对化学、生物现象中的离子输运行为的模拟和观测，对推动相关学科发展都将产生难以估量的价值和贡献，这在国内甚至国际都是出于前沿水平的研究。

微纳米流体系统在生物、化学已有比较成熟的发展，芯片实验室(Lab-on-a-chip)(A.Manz，et al.，Miniaturized total chemical analysis systems：a novel concept for chemical sensing，Sensors and Actuators B，1(1990)，244)及微全系统(micro total analytical system)(Weiwei Gong，Shengyong Xu，et al.，Room temperature synthesis of K₂Mo₃O₁₀·3H₂O nanowires in minutes，Nanotechnology，20(2009)，215603)已为业界所熟知，但现阶段此类系统主要通过MEMS工艺进行制备，且功能较为单一，控制性能较弱、表征手段有限，而涉及纳流体方面更是因为学科新兴的缘故，许多基础问题还未得到明确结论。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳米流体系统(器件)及其制备方法。

本发明提供的微纳米流体系统，由上至下依次为保护层、微纳米通道层、绝缘层b、场调制层、绝缘层a、薄膜热电偶阵列层和基底。

上述微纳米流体系统中，构成所述基底的材料为玻璃；

构成所述绝缘层a的材料为SiO₂或Si₃N₄；

构成所述场调制层的材料为Au或Cr，优选Cr；

构成所述绝缘层b的材料为SiO₂或Si₃N₄；

构成所述微纳米通道层的材料为水溶性钼酸盐纳米线；所述水溶性钼酸盐纳米线的长度为10微米至200微米，优选60微米至140微米，直径为20纳米至200纳米，优选40纳米至160纳米；

所述薄膜热电偶阵列层由相互嵌合的Cr薄膜层和Ni薄膜层组成；所述薄膜热电偶阵列层的厚度为80-120nm，优选100nm；

所述绝缘层a的厚度为30-100纳米，优选50纳米；

所述场调制层的厚度为20-60nm，优选50nm；

所述绝缘层b的厚度为30-100纳米，优选50纳米；

所述微纳米通道层的厚度为0.18-12μm，优选0.24μm。

本发明提供的制备微纳米流体系统的方法，包括如下步骤：

1)在基底上制备薄膜热电偶阵列，得到薄膜热电偶阵列层；

2)在所述步骤1)制备得到的薄膜热电偶阵列层上制备一层绝缘层a，并在所述绝缘层a之上制备一层场调制层；

3)在所述步骤2)制备得到的场调制层上制备一层绝缘层b，并将所述绝缘层b上制备一层微纳米通道层，封装后得到所述微纳米流体系统。

上述方法的步骤1)中，构成所述基底的材料为玻璃；所述薄膜热电偶阵列层由相互嵌合的Cr薄膜层和Ni薄膜层组成；所述薄膜热电偶阵列层的厚度为80-120nm，优选100nm；

所述制备薄膜热电偶阵列层中Cr薄膜层的方法为：在所述基底上制备一层光刻胶层，干燥后，利用掩膜板进行紫外曝光，显影后，溅射一层Cr薄膜层，剥离后得到所述薄膜热电偶阵列层中的Cr薄膜层；所述制备薄膜热电偶阵列层中Ni薄膜层的方法为：在已制备得到Cr薄膜层的基底上制备一层光刻胶层，干燥后，利用掩膜板进行紫外曝光，显影后，溅射一层Ni薄膜层，剥离后得到所述薄膜热电偶阵列层中的Ni薄膜层；