[发明专利]一种用于产生声流体镊的装置

说明书

本发明实施例公开了用于产生声流体镊的装置，包括：至少一个体声波产生部件，包括由下往上依次设置的底电极、压电层及顶电极；与体声波产生部件的一面接触设置的声波反射部；所述底电极、压电层、顶电极及声波反射部相重叠区域构成体声波产生区域；用于支撑所述体声波产生部件的底衬层；至少一个流道，其流道腔体的部分区域覆盖了至少一个体声波产生区域的声波作用区域；其中，所述声流体镊还包括一钝化层；所述钝化层覆盖设置于所述压电层上的未覆盖设置顶电极的部分。由上，本申请的上述装置产生的声流体镊能够实现对分子、纳米粒子和微米尺度的物体进行精确的操作。

技术领域

本发明涉及微电子器件领域，特别是指一种用于产生声流体镊的装置。

背景技术

捕捉和精确地操作微小的粒子乃至单个分子，已经催生了许多用于生物医学物理过程研究的方法，对促进相关领域的基础科学与应用研究产生了重大的影响。在过去的几十年，各种各样的粒子捕捉与操作的技术被开发出来，例如光镊、声镊、磁镊和基于电场控制的一些列技术。其中光镊应用最为广泛，在微纳米粒子操作中体现的高精度、可控性等优势使得其在基础研究中发展成为一个重要的粒子操作工具。但是光镊也存在操作效率低下、温度效应明显、设备操作复杂等一些缺点。为此，在一些应用中，人们开发了其他类型的微纳米粒子“镊”技术来取代光镊。例如声镊具有成本低、操作简单的特点，在粒子分选与捕捉等应用中得到了验证。此外，基于低雷诺数的流体场控制也可以实现对微米尺度乃至量子点的精确控制。同时该技术也存在着操作样本量低、操作相对复杂和实现功能较少等阻碍进一步实用化的技术瓶颈。近年来，利用声波在液体中的衰减产生流体驱动力来形成涡流，进而利用特殊形状的涡流实现对粒子的捕捉与操作逐渐引起人们的注意，并在实用中显示了巨大的应用潜力。其中，利用微气泡的表面振动产生涡流式较早研究的一种涡流产生方式，但是该方法受限于微气泡的工作寿命短，特别是流体中的不稳定性。采用较高频率的表面声波器件产生在微纳流道宽度方向的涡流已经开始用于微纳米粒子的在线捕捉与筛分。但是涡流的尺寸较大，对粒子控制的精度很低，不能满足更多类似光镊操作的应用需求，目前仅限于粒子的在线筛分。因此，能够产生理想形状与大小的涡流，并利用它实现对微纳米粒子的多种操作，是目前所亟需被解决的问题。

因此，目前亟需一种用于产生声流体镊的装置，以实现通过该声流体镊对微纳米尺度流体，以及分子、纳米粒子和微米尺度的物体进行精确的操控。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种用于产生声流体镊的装置，以实现通过该声流体镊对微纳米尺度流体，以及分子、纳米粒子和微米尺度的物体进行精确的操控。

本发明提供一种用于产生声流体镊的装置，包括：

至少一个体声波产生部件，包括由下往上依次设置的底电极、压电层及顶电极；

与体声波产生部件的一面接触设置的声波反射部；

所述底电极、压电层、顶电极及声波反射部相重叠区域构成体声波产生区域；

用于支撑所述体声波产生部件的底衬层；

至少一个流道，其流道腔体的部分区域覆盖了至少一个体声波产生区域的声波作用区域；

其中，所述声流体镊还包括一钝化层；所述钝化层覆盖设置于所述压电层上的未覆盖设置顶电极的部分。

由上，本申请的上述装置利用超高频声波可以产生的三维涡流阵列，并将其用于实现微纳米流体系统中超快速混合。通过利用涡流阵列的调控可以实现对微纳米粒子的操作。并且，本申请设置一钝化层，设置该钝化层的好处是：(1)钝化层的使用在效果上使得产生的涡流形状更加规则，更加适合微纳米粒子的操作，使得微纳米粒子的操作效果提升；(2)钝化层的存在可以使得流道结构与衬底的键合十分方便(二氧化硅表面与PDMS、玻璃毛细管等键合更方便)。(3)保护了压电层不受流道中的液体伤害(特别是碱性溶液的腐蚀)，提高了器件的应用适应性(使得该系统工作适应的对象范围更广)。