【摘要】：與體相材料相比,納米尺度的材料由于其獨特的性質(zhì)而引起科研人員的濃厚興趣,并被廣泛應(yīng)用在氣體檢測、水中污染物檢測和生物檢測等領(lǐng)域。材料表面微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑方法有很多種,可以分為“自下而上”和“自上而下”兩類,例如納米壓印技術(shù)、刻蝕技術(shù),都屬于自上而下的方法,而無電沉積技術(shù)、物理氣相沉積技術(shù)則屬于自下而上的方法,結(jié)合這些加工工藝并對材料表面進行修飾,就可以產(chǎn)生一些獨特的性能,例如金屬納米粒子可以增強材料表面的拉曼散射,毛刺狀的納米結(jié)構(gòu)表面可以輔助捕獲循環(huán)腫瘤細胞等,在本論文中,我們結(jié)合幾種常見的微納材料加工技術(shù),成功構(gòu)筑了幾種表面有序的微納米結(jié)構(gòu),并分別研究了它們在表面增強拉曼散射、生物檢測等方面的應(yīng)用。主要包括以下三個部分:一、我們提出了一種通過在熱點區(qū)域構(gòu)建承載平臺的方法來提高表面增強拉曼散射基底的檢測靈敏度。首先在硅基底上構(gòu)筑懸空納米領(lǐng)結(jié)結(jié)構(gòu)陣列,然后真空蒸鍍銀,通過改變?nèi)芙忏y的時間來調(diào)控銀納米領(lǐng)結(jié)的間距,當(dāng)溶解時間為150 s時,可以得到20 nm以下的間距。而膠體球之間的連接橋在溶解部分銀的過程中得以保留,最終成為承載拉曼探針分子的平臺,這有利于更多的拉曼探針分子落在熱點區(qū)域,實現(xiàn)了對熱點區(qū)域的充分利用,該結(jié)構(gòu)具有很好的拉曼檢測性能。此種定位檢測物于熱點區(qū)域的理念也可以用于制備其他結(jié)構(gòu),這為檢測基底(不只是拉曼基底)的制備提供了一種新的方法。二、我們利用結(jié)構(gòu)表面的疏水性能,采用液滴限域的無電沉積方式,以硅納米柱為模板在硅納米柱上表面沉積了銀納米粒子。相比于其他沉積方式,該方法沉積出來的金屬粒子分散均勻,粒徑可控,單個硅納米柱上的銀粒子間距小于6 nm,且成核位點被嚴格限制在硅納米柱的上表面。該金屬結(jié)構(gòu)具有很好的拉曼重復(fù)性(RSD=3.40%)。三、我們利用直徑為10μm,周期為20μm的四方排列的孔模板為掩膜,通過光刻在硅片上得到了直徑為10μm的孔陣列,而后通過控制條件,在孔陣列中均勻地沉積了銀納米粒子,經(jīng)過金屬催化刻蝕得到了納米孔,用超聲去除一部分微米孔中的硅納米線,澆筑PDMS,通過翻制得到了微納復(fù)合的PDMS類仙人球結(jié)構(gòu),連接抗體后,該基底具有很好的捕獲循環(huán)腫瘤細胞的性能,捕獲效率為94%。PDMS材質(zhì)不僅具有很好的生物相容性,且由于其表面柔軟,避免了硬材料的毛刺會刺穿細胞的問題。
[Abstract]:Compared with bulk materials, nanoscale materials have attracted great interest due to their unique properties, and have been widely used in gas detection, water pollutant detection and biological detection. There are many ways to construct the micro and nano structure on the surface of materials, which can be divided into two categories: "bottom-up" and "top-down". For example, nano-imprint technology and etching technology are all top-down methods, but no electrodeposition technology. Physical vapor deposition is a bottom-up approach that combines these processes and modifies the surface of the material to produce unique properties, such as metal nanoparticles that enhance Raman scattering on the surface of the material. The surface of spine-like nanostructures can assist in capturing circulating tumor cells. In this paper, we successfully constructed several kinds of surface ordered micro-nanostructures by combining with several common micro-nano materials processing techniques. Their applications in surface enhanced Raman scattering and biological detection were studied. The main contents are as follows: first, we propose a method to improve the detection sensitivity of surface-enhanced Raman scattering substrate by constructing a bearing platform in hot spots. Firstly, an array of suspended nano-tie structures was constructed on silicon substrate, then vacuum evaporated silver plating. The spacing of silver nanorods was adjusted by changing the time of silver dissolution. When the dissolution time was 150s, the distance below 20 nm could be obtained. However, the bridging bridge between colloidal spheres was retained in the process of dissolution of some silver, and eventually became the platform for carrying Raman probe molecules, which was conducive to more Raman probe molecules falling in hot spots, and realized the full use of hot spots. The structure has good Raman detection performance. The idea of locating detects in hot spots can also be used to prepare other structures, which provides a new method for the preparation of substrates (not just Raman substrates). Secondly, we use the hydrophobicity of the structure surface to deposit silver nanoparticles on the surface of the silicon nanorods using the non-electrodeposition method in the droplet limit domain and using the silicon nanocolumn as the template. Compared with other deposition methods, the metal particles deposited by this method are uniformly dispersed, and the particle size is controlled. The spacing of silver particles on a single silicon nanocolumn is less than 6 nm, and the nucleation sites are strictly confined to the upper surface of the silicon nanocrystalline column. The metal structure has good Raman repeatability (RSD=3.40%). Third, we used a 10 渭 m tetragonal pore template with a period of 20 渭 m as a mask, and obtained a hole array of 10 渭 m in diameter by photolithography on the silicon wafer, and then uniformly deposited silver nanoparticles in the pore array by controlling the conditions. Nano-pores were obtained by metal catalytic etching, and silicon nanowires were removed from some micron holes by ultrasonic method, and PDMS, was cast to form micronano composite PDMS cactus structure, which was connected with antibody. The substrate has good performance in capturing circulating tumor cells. The capture efficiency of 94%.PDMS material is not only very good biocompatibility, but also because of its soft surface, it can avoid the problem that the burrs of hard materials will puncture the cells.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ127.2

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本文編號：2301454