[发明专利]一种基于PDMS-罗丹明辅助的纳米通道形貌表征方法

说明书

本发明公开了一种基于PDMS‑罗丹明辅助的纳米通道形貌表征方法，属于纳米结构表征领域。本发主要采用PDMS和罗丹明作为荧光溶液，利用毛细力将荧光溶液引入纳米通道中。完全填充后，对样品进行加热，使PDMS固化。紫外光激发后，纳米通道产生荧光，对发光的纳米通道进行尺寸测量，可计算聚合物纳米通道的制造精度。本发明样品制备后纳米通道无变形，显微镜下纳米通道形貌清晰、观测定位容易。

技术领域

本发明涉及纳米通道表征领域，特别是涉及一种基于PDMS和罗丹明引入法的纳米通道形貌荧光表征方法。

背景技术

近年来，随着微米和纳米加工技术的发展，制造基于纳米通道的流控芯片成为可能。众所周知，纳米通道具有微米和宏观通道不可比拟的优势特性，纳米通道内双电偶层叠加现象、纳米通道内流体流速增加特性等。这些独特的性质使得基于纳米通道的器件/传感器在医疗、生化分析等领域得到广泛应用。聚合物是一种低成本、透光性好、加工容易的材料。利用聚合物制造的纳米通道器件具有良好的光学性质、极佳的绝缘性、低廉的价格以及良好的生物兼容性。聚合物纳米通道器件/传感器受到了世界各国研究人员的重视。目前聚合物(如PMMA、PET、PC、COC等)已经成为制造纳米通道的主流材料。

只有将敞开的纳米沟道封装后，才能形成封闭的纳米通道。因此，聚合物纳米通道制造通常有两个步骤，即纳米沟道加工和纳米沟道封装。纳米沟道加工方法主要包括热纳米压印和紫外固化纳米压印。纳米沟道封装方法主要包括热压键合、微波熔融键合和溶剂辅助键合。一般情况下，在纳米沟道加工和封装工艺中，聚合物材料均受到热和力的作用。众所周知，聚合物材料杨氏模量和硬度均远小于半导体或金属材料。纳米沟道在热和力的作用下，极易产生变形，导致纳米通道最终尺寸发生巨大变化。为测量纳米通道的加工精度，优化纳米通道制造中的温度和压力参数，在纳米通道制造完成后需要对其进行形貌表征。目前聚合物纳米通道只有两种表征方法，即液氮脆断法和键合界面撕裂法。液氮脆断法是将聚合物芯片置入液氮中使材料变脆，进而将芯片掰断、观测纳米通道截面形貌。键合界面撕裂法是将已经键合的芯片盖板和基板进行分离，从而可以直接观测键合后的纳米沟道形貌。无论是脆断法和界面撕裂法，聚合物纳米通道在样品制备中均受到较大外力作用，纳米通道必将发生变形，导致纳米通道测量尺寸与实际尺寸不符，影响聚合物纳米通道加工精度测量和制造参数优化。另外，纳米通道位于两片聚合物内表面之间，而纳米通道尺度极小，在扫描电镜下定位纳米沟道十分困难。综上所述，聚合物纳米通道表征一直是聚合物纳米通道器件/传感器制造过程中亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对以往聚合物纳米通道键合后纳米通道断面制备困难和纳米通道电镜下观测定位困难问题，提出一种基于PDMS-罗丹明辅助法的纳米通道荧光表征方法。

本发明提供的一种PDMS-罗丹明辅助的纳米通道形貌荧光表征法，包括以下步骤：

(1)将PDMS预聚物、固化剂、酒精、罗丹明进行混合，制备荧光溶液。

(2)利用毛细力将步骤(1)得到的荧光溶液引入至纳米通道中。对芯片进行加热使纳米通道内的PDMS固化。

(3)将步骤(2)中得到的聚合物芯片置于荧光倒置显微镜下，利用紫外光激发罗丹明染料，使其产生荧光，对产生荧光的纳米通道进行测量，即可以得到纳米通道键合后实际的尺寸，从而计算出聚合物纳米通道的制造精度。

本发明与现有液氮脆断法和键合界面撕裂法相比，其优势在于纳米通道样品制备难度低、成功率高、纳米通道制备后无变形、显微镜下纳米通道形貌清晰、观测定位容易、测量时间短。

附图说明

图1是PDMS-罗丹明辅助的纳米通道形貌表征示意图。

图中：1聚合物纳米通道；2纳米通道入口；3纳米通道出口

具体实施方式