[发明专利]一种一体化表面等离子共振芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一体化表面等离子共振芯片及其制备方法，首先芯片主要包含玻璃基底、金属薄膜、芯片框架和匹配膜四层结构，解决了传统匹配液和传感芯片分离使用和检测稳定性差等问题，一体化程度高无需配合匹配液便可紧密贴附棱镜使用。芯片的制备方法依次为玻璃基底表面镀金属薄膜、金属薄膜表面修饰分子，粘接芯片框架和通过软模具压印技术制作匹配膜，即制得一体化表面等离子共振芯片。本发明成本低、制作简单、使用便捷，可有效替代匹配液的使用；同时配合流通池使用，可以保证芯片与流通池相对位置的一致性，对表面等离子共振检测的准确性和重复性有着重要意义，可广泛应用于药物筛选、环境检测、食品安全等领域。

技术领域

本发明涉及光学传感技术领域，特别是涉及一种新型一体化表面等离子共振芯片制作方法。

背景技术

表面等离子共振效应主要发生在两种不同折射率介质交界处，同时入射光满足全反射条件，临界面低折射率的一侧电磁分量出现了倏逝波。同时在入射光波的影响作用下，金属膜表面产生表面等离子激元，随后不断传播形成表面等离子波。当表面等离子波的频率与倏逝波的频率相同时，外部电磁场的能量被表面等离子波吸收而发生很强烈的衰减，这种现象被称为表面等离子共振。表面等离子体共振本质上来说就是一种特殊的“电荷振荡”，这需要材料的介电常数有一定的特点，通常只有Au、Ag、Al、Cu等金属材料才能够产生表面等离激元，目前最常用的就是Au和Ag。临近金属表面一侧介质介电常数的变化会改变表面等离子共振产生的条件(电磁波波长和入射光的入射角度)，这也是表面等离子共振技术可以应用于生化检测的理论依据。

中国专利200710098527.2公开了线状光束扫描表面等离子体共振成像光强检测方法及系统，在入射光路中加入由振摆驱动器驱动的振镜，使传感表面的入射角随振镜的来回摆动而不断改变，即作线状光束扫描。蛋白质芯片表面的生物分子相互作用不断进行，由所述振镜反射的光射入传感表面的入射角不断改变，从而每时每刻都能激发蛋白质芯片上的表面等离子体共振，即可即时在光电探测器上得到相应的光强变化信号。一旦振镜摆动的频率固定，只需记录在光电探测器上得到的光强随时间变化的信号，即可实现检测。该方法不需要测量任何机械运动的角度变化，也不存在机械误差影响，整个系统结构简单、可靠，灵敏度和精度高，且能实现单通道或多通道的检测。

表面等离子共振传感技术应用表面等离子波与倏逝波发生共振原理检测分子之间的相互作用，通过探测反应过程中光学参数的变化过程，以此获得相应的动力学信息。

其中棱镜耦合型是表面等离子共振传感装置中应用最为广泛的结构，同时分为强度调制、角度调制，相位调制和波长调制四种调制方式。从原理上不难看出，传感芯片与棱镜的贴合程度直接影响传感精度。对于表面等离子共振成像检测来说，成像效果直接决定检测稳定性。目前多采用与棱镜折射率相同的匹配液进行传感芯片和棱镜的贴合，匹配液的流动性和一定角度下易产生干涉条纹的属性对传感的稳定性产生影响，同时由于匹配液的存在，实验结束芯片也不一易从棱镜上拆除。因此制作一体化传感芯片，替代匹配液的使用，对表面等离子共振检测的准确性和重复性有着重要意义。

发明内容

为了解决上述匹配液使用带来的诸多问题，特别是匹配液的流动性和易干涉的属性影响了表面等离子共振传感装置检测的准确性和可重复性。本发明提供了一种一体化表面等离子共振芯片结构以及相应的制作方法。

为此，本发明的技术方案如下：

一种一体化表面等离子共振芯片主要由以下几部分组成：

传感芯片：包括玻璃基底和金属薄膜两部分。

芯片框架：一体化表面等离子共振芯片的主体框架。

匹配膜：用于将一体化表面等离子共振芯片和棱镜的贴合。