[发明专利]溶质的浓缩和定位装置以及用于浓缩和定位溶质的方法

说明书

本发明涉及溶质的浓缩和定位装置以及用于浓缩和定位溶液中的溶质的方法。

已知微结构表面具有几何形状以再现荷叶的性质，从而利用已知的“荷花效应”。

当荷叶被液体浸湿时它们显示出特别的性质；由于这种表面的微小(micrometric)波纹，液体形成清晰的液滴。这种毫米级的波纹在水-叶表面-空气界面上产生高接触角。从而，由于降低了在表面本身上的附着力，液体易于从该表面滑落而不弄潮湿它。

由于这些表面具有疏水性质，因此它们通常用作自洁表面。

通常需要识别溶液内部存在的溶质。这通常通过使用以下装置来进行，例如基于UV(紫外线)吸收、动态光散射、红外分光镜的光学装置或利用化学性质的装置，例如液相或气相色谱。

然而，这些装置具有以下缺点，当溶液很稀时很难定位溶质，因此有必要对全部溶液进行分析，花费很长的时间才能够识别所需要的物质。

因此本发明的目的是提出一种溶质的浓缩和定位装置以及一种在小区域的空间中浓缩和定位溶质的方法，从而允许快速地识别溶质本身。

此目的和其他目的通过一种装置和方法得以实现，在权利要求1中对所述装置的特征进行了限定，在权利要求12中对所述方法的特征进行了限定。

具体的实施例是从属权利要求的对象，它们的内容被理解为本描述的整体和整体的一部分。

简单地说，根据本发明的装置利用了在该装置表面和放置在该表面上的溶质之间形成的高接触角，和该表面的超疏水性，并利用蒸发原理来检测在该溶质中稀释到阿摩尔(10^-18摩尔/升)浓度的分子。

参考附图，通过下面仅仅作为非限制性例子的详细描述，本发明更多的特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是根据本发明的装置的俯视图，和

图2是根据本发明的方法的操作的流程图。

在图1中根据本发明的装置整体上用附图标记1表示。这种装置1包括基底2，例如硅或光敏聚合物或玻璃，在其上是棱柱状的刻蚀微结构4，优选具有平行六面体的形状，形状比(该平行六面体的高度与基部区域之间的比例)大于预定值T，例如20。这种微结构4垂直地布置在基底2的表面上，它们以周期性的方式彼此间隔预定距离6，范围为20-50μm，并且它们的基部区域范围为1-10μm。

该微结构4，例如由硅或光敏聚合物制成，本身是通过已知的沉积或刻蚀和侵蚀(attack)工艺获得的。

由于这种周期性的微结构4的存在使该基底2变得超疏水。

在本发明的第一变型中，在微结构4的顶部8进行贵金属例如银或金的化学沉积。贵金属发生氧化-还原反应，从而在该微结构4的顶部8产生银或金的连续的波纹状膜。

在本发明的第二和第三变型中，在各刻蚀微结构4的顶部8上形成纳米结构。

特别地，在本发明的第二变型中组合了高分辨率电子束刻蚀和贵金属如银或金的化学沉积。该贵金属的氧化-还原反应在该微结构4的顶部8产生了矩阵形状的副框架，该矩阵形状的副框架形成纳米柱体的棋盘，并且高度范围为30-100nm，周期范围为35-125nm。这种纳米柱体的直径范围为30-100nm并相对于该顶部8的表面垂直布置。

在本发明的第三变型中，代替纳米柱体的是等离子透镜，确切地说是线性链(自相似的)，包括多个，特别是三个，直径范围为10-100nm的纳米球体。

此后，在该微结构4上置放预定材料，优选聚四氟乙烯的一些单层，，总厚度在1-2nm范围内。

这里，在制得该装置1后，使用所述装置1来浓缩和定位一定量的溶解在溶液内部的溶质成为可能。

图2示意了根据本发明进行操作的流程图。

第一步操作50是将一滴溶液，优选无机溶液或蛋白质悬浮液，在室温下，置放到上面所说明的类型的装置1上，所述的液滴具有球形形状，直径范围100μm-3mm。由于在该液滴和该微结构4本身之间存在高的接触角，这种液滴自己定位于一组微结构4上，例如由50×50的微结构4限定的区域上，并保持静止、悬浮在该微结构4上。优选地，这种接触角的范围为160°-170°。由于单层聚四氟乙烯的存在，因此相对于没有这种单层时的接触角的值，在该溶液-微结构-空气界面上的接触角的值增大了。

在步骤55等待一段预定长的时间，例如20分钟；在这么长的时间内该液滴的溶剂蒸发并且该液滴尺寸减小并保持它的球形形状。在溶剂蒸发之后该液滴尺寸减小但却并没有将溶质残余遗留在该微结构4上，而液滴遗留残余物是由于尺寸减小引起的。