[实用新型]一种光子晶体纳米流体传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光电器件领域，更具体地，涉及一种光子晶体纳米流体传感器。

背景技术

光子晶体纳米流体传感器具有光子晶体的相关特性，即能够与特定频率的波长产生共振，并且能够使纳米通道内的局域电场得到增强。所以，光子晶体纳米流体传感器能够应用于基于共振波长频移的无标识检测和基于局域电场增强的荧光增强检测。纳米流体结构具有体积小，同时具有巨大的表体面积比，能促进纳米通道中的分析物在较短的时间内光栅的纳米通道内表面进行测试。纳米流体的相关特性使其易于进行低浓度小分子、蛋白质、基因和DNA检测，具有检测精度高和耗时少的特点。同时，纳米流体通道的小体积是实现片上系统的核心部件。

目前，许多研究机构申请了光子晶体和纳米流体传感器研究方面的相关专利。例如，美国的Cunningham教授利用光子晶体作为传感器进行一系列生物化学分子检测；Brueck等人用纳米流体传感器进行生物化学分析实验，并应用于生物分子的分离与分析。

但是，目前制备的光子晶体的常用基片为硅晶片，其在可见光范围内不具有光学透明性，因此，在传感器测试过程中需要使用基于光子晶体的反射光谱进行测试，存在光学平台搭建复杂，测试难度较大等问题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种光子晶体纳米流体传感器，其通过对关键组件光子晶体结构和光学透明覆盖层的结构及其布置方式的研究和设计，制备获得结构简单、适用性强的光子晶体纳米流体传感器，其在测试时无需基于光子晶体的反射光谱进行，测试简单方便。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种光子晶体纳米流体传感器，该传感器包括光子晶体结构和光学透明覆盖层，其中：

所述光子晶体结构包括玻璃基底、设于所述玻璃基底上的光栅层和沉积在所述光栅层上的材料层，所述光栅层具有光栅周期结构，所述光学透明覆盖层设于所述材料层的上表面，其与所述光栅层的光栅凹槽形成纳米流体通道。

作为进一步优选的，所述玻璃基底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，而载玻片则作为所述光栅层的基底。

作为进一步优选的，所述光栅层由紫外线固化物固化而成，其折射率低于所述材料层的折射率。

作为进一步优选的，所述材料层为ZnS、Si₃N₄、TiO₂、ZnO或碲酸盐玻璃，其沉积厚度为50-200nm。

作为进一步优选的，所述光学透明覆盖层为3M胶片、PDMS、PMMA或SU8。

作为进一步优选的，所述光栅层由石英光栅母模板通过纳米复制成型得到，所述紫外线固化物旋涂在所述载玻片上。

作为进一步优选的，所述光学透明覆盖层上还刻蚀有纳米流体的出口和入口。

作为进一步优选的，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。

作为进一步优选的，所述石英光栅母模板的光栅高度为100-200nm；所述盖玻片的尺寸为75mm×25mm×1mm，所述载玻片的尺寸为70mm×22mm×0.17mm。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本实用新型通过对关键组件光子晶体结构和光学透明覆盖层的结构及其布置方式的研究和设计，可获得结构简单、适用性强的光子晶体纳米流体传感器，具有精度高、成本低等优点，且可大批量生产。

2.本实用新型的光子晶体纳米流体传感器所用基底为玻璃等光学透明材料，制备出的传感器能够利用光子晶体的透射光谱进行分析检测，从而降低检测难度，提高检测稳定性。

3.本实用新型的光子晶体纳米流体传感器的共振波长能够根据高折射率材料层的沉积厚度进行调制，从而可以利用光子晶体的局域电场增强效应进行相应的荧光增强检测实验。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光子晶体纳米流体传感器的横向结构示意图；

图2为本实用新型实施例的光子晶体纳米流体传感器制备方法的流程框图；

图3(a)-(d)为本实用新型实施例的光子晶体纳米流体传感器制备方法的原理图。

具体实施方式