一種透明sers襯底及微流控芯片、制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微流控芯片，尤其涉及的是一種透明SERS襯底及微流控芯片的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片，稱芯片實(shí)驗(yàn)室，是一種以在微米尺度的空間中對流體進(jìn)行操控為主要特征的技術(shù)，具有將化學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)室的基本功能微縮到一個幾平方厘米大小芯片上的能力。它以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，生命科學(xué)為主要應(yīng)用對象，開始在分析化學(xué)、生命科學(xué)及生物醫(yī)學(xué)器件等領(lǐng)域發(fā)揮愈來愈重要的作用，是當(dāng)前生命科學(xué)、化學(xué)、微機(jī)械和微電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。大多數(shù)微流控系統(tǒng)是在直徑約為1cm玻璃或硅基片上，采用光刻、化學(xué)腐蝕等方法，刻蝕出截面近似梯形的微通道和儲液池；在微通道和儲液池的適當(dāng)位置用氣相沉積方法制作出金電極和引線，用粘貼或靜電鍵合的方法把一塊玻璃片封接到硅片上閉合微通道;在玻璃片上對應(yīng)儲液池的位置鉆出通孔，以填加試劑和樣品。
[0003]為了提高微流控芯片的應(yīng)用范圍及其檢測水平，常常把微流控芯片與其他技術(shù)聯(lián)用。表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)技術(shù)是一種新型的光譜檢測技術(shù)，是指當(dāng)分子吸附在一些特殊金屬(主要為貴金屬)或半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)表面時，其拉曼散射信號被增強(qiáng)多個數(shù)量級的現(xiàn)象。它具有快速、簡單、靈敏度高、指紋識別以及可重復(fù)性好的優(yōu)勢。這種聯(lián)用技術(shù)能夠應(yīng)用在化學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)以及環(huán)境等領(lǐng)域，例如對催化及化學(xué)反應(yīng)過程的研究、低濃度物質(zhì)的檢測及分析，以及氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸或其它生物色素的測定等。為了實(shí)現(xiàn)與SERS技術(shù)的聯(lián)用，目前使用的方法是把SERS襯底封存在芯片的儲液池的底部。但這種方法有一些缺陷，例如由于SERS襯底在液體中，與頂端封裝的玻璃片之間有一段距離，這樣很難把激光斑點(diǎn)聚焦在SERS襯底上，使得SERS信號與聚焦在SERS襯底上的效果相比有所減弱;此外，每次聚焦的位置不同，使得SERS增強(qiáng)的效果也不一樣，從而影響測試效果。另外，如果注入儲液池的液體或者反應(yīng)之后的液體有些自身帶有顏色或者液體本身透光性不好，這些也會對SERS信號的強(qiáng)度以及SERS信號的重復(fù)性帶來影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種透明SERS襯底及微流控芯片的制備方法和應(yīng)用，提高SERS襯底的檢測范圍和精度。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明一種透明SERS襯底的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006](I)制備表面帶有尖端納米結(jié)構(gòu)的透明AAO模板，透明AAO模板的表面尖端納米結(jié)構(gòu)形成錐形孔狀；
[0007](2)在AAO模板的表面濺射或熱蒸發(fā)一層Ag或Au，濺射距離為I?3cm，濺射電流10?30mA，派射時間為5?30min，Ag或Au顆粒聚集在暴露出的AAO模板的錐形孔的孔壁上端面，形成納米柱陣列；同時AAO模板的錐形孔的內(nèi)壁也獲得了納米顆粒，制得透明SERS襯底。
[0008]所述步驟(I)中制備表面帶有尖端納米結(jié)構(gòu)的透明AAO模板的方法如下:
[0009](I I)將拋光后的高純鋁片在0.2?0.4mol/L的草酸溶液中用30?50V直流電壓陽極氧化5?7h，然后在50?70°C的6wt %磷酸和1.8wt %鉻酸的混和溶液中浸泡8?1h，除去一次陽極氧化在高純鋁片表面獲得的不規(guī)則孔的氧化鋁膜；
[0010](12)把步驟(II)制得的AAO模板的鋁基底在0.2?0.4mol/L的草酸溶液中用30?50V直流電壓陽極氧化30?50s，接著把所得到的模板在30?50°C下5%的磷酸溶液中擴(kuò)孔I?3min，重復(fù)上述氧化和擴(kuò)孔過程多次；
[0011](13)將步驟(12)中所得到的表面帶有尖端納米結(jié)構(gòu)的AAO模板在原有的氧化條件下繼續(xù)陽極氧化8?12h，去模板背部的鋁片得到了透明AAO模板。
[0012]所述步驟(13)中，選用飽和四氯化錫、氯化汞、氯化銅溶液中任一種去除模板背部的招片。
[0013]所述步驟(2)中，派射時間為14min。
[0014]制備的透明SERS襯底在有機(jī)分子的官能團(tuán)的檢測或光學(xué)信號檢測中的應(yīng)用。
[0015]一種利用透明SERS襯底制備微流控芯片的方法，在芯片襯底上刻蝕儲液池及微通道，所述儲液池暴露在襯底的頂部，然后把透明SERS襯底上的貴金屬納米陣列朝下覆蓋密封在儲液池上，制得具有透明SERS襯底微流控芯片。
[0016]先在底層襯底上刻蝕出微通道，然后將中層襯底對底層襯底進(jìn)行密封，并在中層襯底的頂部刻蝕出儲液池、用于與外部連通的通孔，儲液池連通微通道，微通道連接外部進(jìn)出液管道，透明SERS襯底上的貴金屬納米陣列朝下覆蓋密封在儲液池上。
[0017]在芯片襯底的底部刻蝕出微通道，然后在芯片襯底的頂部刻蝕儲液池，微通道連通儲液池，微通道連接外部進(jìn)出液管道，透明SERS襯底上的貴金屬納米陣列朝下覆蓋密封在儲液池上。
[0018]制備的微流控芯片在有機(jī)分子的官能團(tuán)的檢測或光學(xué)信號檢測中的應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的透明SERS襯底具有SERS活性的一面直接與儲液池中的液體接觸產(chǎn)生SERS信號這樣就可以減少溶液本身帶來的影響；另外，由于透明SERS襯底非常薄，只有幾十個微米，這樣激光斑點(diǎn)可以很容易就聚焦在透明SERS襯底的支撐端進(jìn)而聚焦在納米陣列襯底上，從而克服把不透明的襯底放置在下面所造成不宜聚焦的缺陷。另外，因?yàn)槭欠庋b微流控頂部的SERS襯底是透明的，還可以利用它在顯微鏡下同時進(jìn)行其他光學(xué)信號如熒光的測量。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是透明SERS襯底的局部示意圖；
[0022]圖3是透明SERS襯底的制備流程圖；
[0023]圖4是透明AAO模板和透明SERS襯底的掃描圖片，
[0024]圖4a為透明AAO模板的平面掃描照片，圖4b為透明AAO模板的切面照片，圖4c為透明SERS襯底Ag納米柱陣列平面掃描照片，圖4d為透明SERS襯底Ag納米柱陣列傾斜45°掃描照片；
[0025]圖5是濺射不同時間Ag的透明襯底的SERS活性；
[0026]圖6是透明SERS襯底對低濃度ρ-ΑΤΡ的檢測。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖3所示，本實(shí)施例包括以下步驟:
[0030](I)制備表面帶有尖端納米結(jié)構(gòu)的透明AAO模板；
[0031](11)將拋光后的高純鋁片在0.311101/1的草酸溶液中用40V直流電壓陽極氧化6h，然后在60°C的6wt %磷酸和1.Swt %鉻酸的混和溶液中浸泡9h，除去一次陽極氧化在高純鋁片表面獲得的不規(guī)則孔的氧化鋁膜；
[0032](12)利用交叉氧化擴(kuò)孔的方法制備表面具有尖端納米結(jié)構(gòu)的氧化鋁模板:把步驟
(11)制得的AAO模板的鋁基底在0.3mol/L的草酸溶液中用40V直流電壓陽極氧化40s，接著把所得到的模板在40°C下5 %的磷酸溶液中擴(kuò)孔2min，重復(fù)上述氧化和擴(kuò)孔過程18次；
[0033](13)將步驟(12)中所得到的表面帶有尖端納米結(jié)構(gòu)的AAO模板在原有的氧化條件下繼續(xù)陽極氧化10h，通過飽和四氯化錫溶液去除模板背部的鋁片，得到了透明AAO模板，如圖4a和b所示，透明AAO模板的表面尖端納米結(jié)構(gòu)形成錐形孔狀；
[0034](2)通過派射Au或Ag在AAO模板上得到排列整齊的貴金屬納米陣列透明SERS襯底；