[发明专利]一种聚合物刷微电极阵列的制备方法

说明书

本发明涉及微电极阵列结构，更具体地，本发明涉及利用聚合物笔印刷术和原位聚合方法相结合的一种聚合物刷微电极阵列的制备方法，该方法利用聚合物笔印刷术这种方法，能够很方便的控制微电极阵列的形貌和密度，通过微电极的循环伏安扫描结果筛选了电极，且单个电极宽度为3微米，电极之间中心到中心的间隔为20微米，微电极具有极化电流小、传质速度高、信噪比高的特点，正是由于微电极的这种特点，使得图案化微电极阵列的灵敏度和最低检出限比非图案化的电极得到了提高。

技术领域

本发明涉及微电极阵列结构，更具体地，本发明涉及利用聚合物笔印刷术和原位聚合方法相结合的聚合物刷微电极阵列的制备方法。

背景技术

微电极阵列具有高灵敏度，高信噪比等独特的电化学性质在生物检测，环境监测，食品安全和疾病诊断方面有着重要的应用。到目前为止，各种类型的微电极阵列已被引入到电化学分析中，如平面或凹形圆盘微电极阵列，阵列叉指微电极阵列¹，区域选择性电极阵列²，带形微电极阵列³，线性的微电极阵列⁴，和三维微电极阵列⁵。这些微结构电极通常采用的技术为常规平版印刷技术，如光刻方法（制备金属、碳和其他电极阵列等）⁶，丝网印刷术⁷，直接电沉积技术⁸等；抑或采用非常规的方法如自组装技术⁹软刻蚀技术¹⁰等。上述制备方法工艺比较复杂，且存在电极之间中心到中心的间隔不易控制。极化电流不稳定、传质速度低、信噪比低等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种工艺简单，且电极之间中心到中心的间隔为 20 微米。微电极具有极化电流小、传质速度高、信噪比高的聚合物刷微电极阵列的制备方法。

本发明的技术方案是：一种聚合物刷微电极阵列的制备方法，该方法利用聚合物笔印刷术这种方法，能够很方便的控制微电极阵列的形貌和密度，通过微电极的循环伏安扫描结果筛选了电极，且单个电极宽度为3微米，电极之间中心到中心的间隔为 20 微米，微电极具有极化电流小、传质速度高、信噪比高的特点，正是由于微电极的这种特点，使得图案化微电极阵列的灵敏度和最低检出限比非图案化的电极得到了提高。

进一步，该方法的具体包括以下步骤：

步骤1.制备基底: 选取基底，进行预处理，干燥后，在基底表面镀一层金属薄膜，备用；

步骤2：在步骤1制备的镀有金属薄膜的基底表面用利用基于原子力显微镜的聚合物笔印刷术的方法，书写需要的微电极阵列结构,书写完毕的基底浸入引发剂溶液中；

步骤3：将步骤2处理后的所述基底放入Schlenk试管中进行表面引发原子自由基聚合，反应结束后将长好聚合物刷的基底分别用甲苯和水清洗，利用等离子体清洗20-35秒以去掉用作掩膜版,露出其保护的基底的金，即得到微电极阵列。

进一步，所述步骤1中的聚合物笔印刷术采用的墨水为16-巯基十六烷基酸。

进一步，所述步骤3中，引发原子自由基聚合具体为：在氮气的保护下依次加入聚合物单体,甲醇，溴化亚铜和2,2-联吡啶，在温度为35-40摄氏度，反应时间为0.5-8小时，即得到聚合物薄膜厚度为10-80nm。

进一步，所述聚合物单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异冰片酯，丙烯酸-2-乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、对氟苯乙烯、对氯苯乙烯、对溴苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对氯甲基苯乙烯、间氯甲基苯乙烯、对三氯甲基苯乙烯、间三氯甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯。

进一步，所述聚合物单体,甲醇，溴化亚铜和2,2-联吡啶之间的质量比为5:4:1:2。

进一步，所述步骤2中的引发剂为巯基十一烷基溴代异丙酸酯。