[发明专利]一种集成零模波导芯片及其制备方法

说明书

本发明提供一种集成零模波导芯片及其制备方法，集成零模波导芯片包括：衬底层，衬底层包括检测区和与检测区邻接的第一传输区；位于衬底层的检测区和第一传输区上的波导结构；位于检测区的波导结构上的阵列孔膜层，阵列孔膜层中具有若干纳米孔。集成零模波导芯片具有较高的集成度和较低的对准精度要求。

技术领域

本发明涉及荧光检测技术领域，具体涉及一种集成零模波导芯片及其制备方法。

背景技术

零模波导(zero-mode waveguides，ZMWs)是一种纳米光子约束结构，可广泛应用于单分子实时DNA测序、λ-阻遏齐聚反应动力学研究、双色荧光互相关光谱以快速筛选DNA限制酶活性、膜蛋白在模型膜和活细胞脂质双层膜中的扩散分析等。当激光在零模波导内激发荧光时，零模波导提供10^-21L的观测体积。零模波导包括透明基底以及位于透明基底上的纳米孔阵列层，纳米孔阵列层包括若干个纳米孔。

在实际应用中，零模波导需要配合外界光源、光具组、光学收集元件使用。外界光源发出的准直激光束通过光具组进行分束和引导，获得子光束阵列，子光束阵列中子光束的数量和位置均与纳米孔阵列层中的纳米孔相对应，子光束随即通过透明基底入射至对应的纳米孔中，使各纳米孔中的待测物质受到激发从而发出荧光；荧光信号随即从透明基底射出，并被光学收集器件收集。

然而，当纳米孔阵列层的尺寸较小和/或相邻纳米孔之间的间距较小时，子光束阵列易与纳米孔阵列层产生对准误差，使部分子光束无法入射至纳米孔中，从而使得检测过程受到影响。同时，光具组的结构复杂、鲁棒性差且具有较高的空间要求，使零模波导的应用受到了限制。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有零模波导检测组件集成度较低且对准误差大的缺陷，从而提供一种集成零模波导芯片及其制备方法。

本发明提供一种集成零模波导芯片，包括：衬底层，所述衬底层包括检测区和与检测区邻接的第一传输区；位于所述衬底层的检测区和第一传输区上的波导结构；位于检测区的波导结构上的阵列孔膜层，所述阵列孔膜层中具有若干纳米孔。

可选的，所述波导结构包括波导组；所述波导组包括：自第一传输区至检测区延伸的第一波导层；自第一传输区至检测区延伸的第二波导层；所述波导组中的第一波导层和第二波导层在检测区连接。

可选的，在所述第一波导层自第一传输区至检测区延伸的方向上，所述第一波导层包括依次连接的第一波导主路、第一波导第一级分叉支路至第一波导第N级分叉支路；在所述第二波导层自第一传输区至检测区延伸的方向上，所述第二波导层包括依次连接的第二波导主路、第二波导第一级分叉支路至第二波导第N级分叉支路，所述波导组中的所述第一波导第N级分叉支路和第二波导第N级分叉支路在所述检测区连接，N为大于或等于1的整数。

可选的，所述第一波导层和所述第二波导层均为多级“Y”形分叉结构。

可选的，所述波导组的数量为一个或者若干个。

可选的，所述波导组中所述第一波导主路和第二波导主路分立；或者，所述波导组中所述第一波导主路和所述第二波导主路连接在一起。

可选的，所述波导结构包括第一波导包层、位于所述第一波导包层上的图形化的波导芯层；位于所述波导芯层的侧部和顶部的第二波导包层。

可选的，所述纳米孔纵向延伸至至少部分厚度的第二波导包层中，且所述纳米孔底端至所述波导芯层顶面的距离大于等于零。

可选的，所述纳米孔底端至所述波导芯层的中心轴的距离小于等于370纳米。

可选的，所述纳米孔底端至所述波导芯层的中心轴的距离为100纳米～200纳米。