[发明专利]基于聚3-己基噻吩和C60衍生物的光敏混合聚合物光电导薄膜操控芯片及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米自动化制造领域、微流控领域以及微纳生物技术领域，具体说是一种规模化、自动化、可重复、低成本的微纳米粒子操作与装配技术，进一步说是一种光电导薄膜操控芯片及制备方法。 

背景技术

微纳米科学和技术是在微纳米尺度上研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性的一个新型科学。其最终目标是直接以物质在微纳米尺度上表现出来的特性，制造具有特定功能的产品。微纳米尺度下的物质，如无机的纳米管线、纳米颗粒，在电、磁、光、力、热等物理学及化学方面具有许多新奇性能，以这些纳米材料作为构筑单元的纳米电子器件，将为电子、信息、材料、先进制造、生物医学等领域的技术发展提供新的契机与技术途径；而有机的细胞、蛋白质、DNA等是生命的基本组成单元，对其进行研究并构成的纳米生物系统，将会给生物医学带来革命性的突破，同时也将促进人类在更微小的尺度上探索生命与研究生命的奥秘。微纳米材料的批量/单体传输、筛选、搬运、定位及装配等自动化操控技术对规模化微纳米样品制备，尤其是面向生物实体的操纵，对促进微纳米技术发展，特别是生物医学技术的发展具有非常重要的意义。微纳米物质（如粒子、管线、分子等）的操控技术已成为研究微纳米科学和实现纳米制造技术的核心技术之一，也是当前极端制造技术领域研究中亟待解决的重要难题。它不仅是微纳米科学研究和拓展的技术手段，而且也是微纳米科技走向应用领域，微纳米高技术产业的支柱。 

十几年来，国内外大批学者尝试了多种方法，发展出了多种微/纳米操控技术。其中，可实现微/纳米材料在特定位置操作与装配的技术主要包括：通过控制探针运动和施加力进行纳米观测和操作的扫描探针显微镜（AFM）技术。尽管AFM能够在可控、可重复的条件下完成各种高精度纳米操作任务，然而这种方法的扫描成像与操作都必须通过探针来实现的，操作效率非常低，并且，扫描范围很小，因此很难实现规模化自动化的纳米加工与操控。利用磁场梯度对磁性微纳米粒子产生足够强的静态或动态作用力，进而实现拉伸或捕获的磁镊（Magnetic tweezers）技术。由于磁镊技术只能操作磁性粒子，磁性粒子的堆积行为和诱发的磁力矩通常很小等问题，大大限制了该种技术的发展与应用。利用光场制动力原理实现为微小物体的夹持与操作的光镊（Optical tweezers）技术；光镊操作被认为是一种潜在的纳米加工方法，但将其用于生物样品操作时，由于光源功率非常大，所产生的热量会对样品造成很大损害，甚至因为热量过高而杀死活性生物样，因此，这项技术仍然存在很多的局限性。利用电场的操作技术又被称为介电泳（DEP），是指处于空间非均匀电场中的中性粒子，由于被极化而受到电场力的作用产生运动的现象。其运动规律是由所施加电场的频率和粒子的感应偶极矩决定的。尽管介电泳技术在很多领域得到了广泛的应用，但随着微纳米技术不断向应用领域发展，该项技术的缺点逐渐显露出来。介电泳技术必须要通过物理微电极才可以实现，而现有的微电极制作都是经过复杂的MEMS工艺，并且，一种结构尺寸的微电极芯片可操作的样品种类及大小是有限的，当被操作对象变化时，就需要重新设计制作电极芯片。因此，这就要花费大量的时间和制作成本。光诱导介电泳技术（ODEP）是将光学技术与介电泳技术相结合的一种新兴操作技术，它首先在沉积有光敏材料的氧化铟锡（ITO）玻璃上施加AC电压，当光照射到其上时，被光照射到的区域就呈导通状态，从而在该区域诱导生产虚拟电极，进而产生介电泳现象。光诱导介电泳技术由于不再需要制备物理电极，完全靠计算机实时控制的投影光诱导产生虚拟电极，因此是一种实现了数字化，可重构、自动化的微/纳米操作方法，一出现就在微/纳米操作技术领域引起极大反响和强烈关注，被认为是实现纳米自动化制造最有前途的技术之一。