[发明专利]基于纳米复制成型的光子晶体纳米流体传感器及制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米复制成型的光子晶体纳米流体传感器，其具有光学透明性，可应用于透射光谱测试平台，并可利用透射光谱测试平台测试光子晶体纳米流体传感器中纳米流体通道的流通性，其特征在于，该传感器包括光子晶体结构和光学透明覆盖层(4)，其中：

所述光子晶体结构包括玻璃基底(1)、由紫外线固化物所形成的低折射率光栅层(2)和沉积在所述光栅层(2)上的高折射率材料层(3)，所述玻璃基底(1)包括彼此粘合的盖玻片和载玻片，其中所述盖玻片作为光子晶体纳米流体传感器的基底，而载玻片则作为紫外线固化物的基底，所述光栅层(2)由石英光栅母模板(5)通过纳米复制成型得到，其对400nm-700nm范围的可见光具有透射性且为固态，其折射率系数为n，满足1.3<n<1.5，该石英光栅母模板(5)的光栅高度为100-200nm，所述高折射率材料层(3)对可见光具有高的透射性，其折射率系数n为1.8<n<3.0，其沉积厚度h为50-200nm，所述光学透明覆盖层(4)设于所述材料层(3)的上表面且两者彼此键合，当光学透明覆盖层(4)与材料层(3)的上表面键合完好时，光子晶体纳米流体传感器的共振波长位于618m处，该光学透明覆盖层(4)与所述光栅层(2)的光栅凹槽形成纳米流体通道(6)；应用时，当纳米流体通道内分析液的折射率系数从1.0、1.33、1.40依次变化时，光子晶体纳米流体传感器的透射光谱共振波长将从618nm依次频移到636nm、641nm，其可作为对分析物进行无标识检测的依据；另通过测试光子晶体纳米流体传感器中纳米流体对共振波长频移值的影响，可分析光子晶体纳米流体传感器的纳米流体通道中的实验样品；此外，在确定好激光光源最佳共振入射角度后，可进行相应的基于最佳入射角度的光子晶体纳米流体传感器荧光增强实验。

2.一种如权利要求1所述的光子晶体纳米流体传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备具有光栅周期结构的石英光栅母模板；

(2)在经洗涤、干燥后的载玻片上旋涂紫外线固化物；

(3)加热所述石英光栅母模板，并在石英光栅母模板的光栅凹槽内滴入剥离胶，然后将旋涂有紫外线固化物的载玻片覆盖在所述石英光栅母模板上，并用紫外光对所述紫外线固化物进行固化；

(4)在所述载玻片的背面通过胶水粘贴作为光子晶体纳米流体传感器基底的盖玻片，并利用紫外光对胶水进行固化，然后剥离所述石英光栅母模板，由此获得由盖玻片和载玻片构成的玻璃基底(1)以及由紫外线固化物形成的具有光栅周期结构的光栅层(2)；

(5)在所述光栅层(2)的光栅周期结构上沉积高折射率材料，以获得高折射率材料层(3)；

(6)在所述高折射率材料层(3)的表面粘贴光学透明覆盖层(4)以使两者键合，该光学透明覆盖层(4)上刻蚀有纳米流体的出口和入口，其与光栅层(2)的光栅凹槽之间形成纳米流体通道(5)，由此制备获得所需的光子晶体纳米流体传感器。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述载玻片和盖玻片使用前两面均用丙酮、异丙醇、去离子化水以及异丙醇依次洗涤，然后利用氮气干燥，再置于氧离子腔中清除浮渣。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在经洗涤、干燥后的载玻片上旋涂紫外线固化物具体为：将经洗涤、干燥后的载玻片置于旋涂机中，该旋涂机以3000转/分钟的转速旋转30秒，在该旋转过程中在载玻片上滴入10滴六甲基二硅烷形成粘合层，然后旋涂机继续以3000转/分钟的转速旋转30秒，在该旋转过程中利用移液管在所述粘合层上滴入紫外线固化物。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述石英光栅母模板的具体加热温度为60°，该石英光栅母模板的光栅高度为100-200nm。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述高折射率材料层(3)为ZnS、Si₃N₄、TiO₂、ZnO或碲酸盐玻璃，其沉积厚度为50-200nm。

7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述光学透明覆盖层(4)为3M胶片、PDMS、PMMA或SU8。