專利名稱：具有交叉指形微電極和導(dǎo)電聚合物的電化學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子器件和包括聚合方法和傳感方法的相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)研究了釆用有機(jī)導(dǎo)電材料的電子器件，所述有機(jī)導(dǎo)電材料包括導(dǎo) 電聚合物，例如側(cè)鏈和/或主鏈功能化的聚蓉吩。在某些情況下，這樣的器 件已被用作傳感器。例如，之前的工作涉及通過改變與電極接觸的導(dǎo)電聚
合物的氧化態(tài)來調(diào)節(jié)兩組交叉指形電極(interdigitated electrode)之間的 漏電流。當(dāng)暴露于目標(biāo)分析物溶液時(shí)，觀察到基于電阻率差異的安培響應(yīng)。
這種傳感器的制造通常包括通過單體物質(zhì)的電聚合將有機(jī)導(dǎo)電材料沉 積到電極上以形成導(dǎo)電聚合物膜。然而，用于電聚合和/或檢測的已知程序 通常需要大量的單體和/或分析物溶液以及大的表面積，這會增加在開發(fā)新 傳感器材料中的困難和成本。此外，數(shù)據(jù)的可再現(xiàn)性難以獲得并且通常高 度依賴于在不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中所釆用的電化學(xué)電池結(jié)構(gòu)。
因此，需要改進(jìn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及電子器件，該電子器件包括至少兩個(gè)交叉指形微電極， 每個(gè)所述交叉指形微電極均與導(dǎo)電聚合物材料接觸，該導(dǎo)電聚合物材料形 成提供在所述至少兩個(gè)交叉指形微電極之間的導(dǎo)電通道的聚合物結(jié)構(gòu)；實(shí) 質(zhì)上完全圍繞所述至少兩個(gè)交叉指形微電極的第一電極；實(shí)質(zhì)上完全圍繞 所述第一電極的第二電極；和圍繞所述第二電極的疏水材料。在某些實(shí)施 方案中，導(dǎo)電聚合物選自聚苯胺、聚瘞吩、聚吡咯、聚苯撐、聚芳撐、 聚糾雙漆汾(poly(bisthiophene phenylene))、聚芳撐乙烯、聚芳撐乙炔、 以及它們的有機(jī)和過渡金屬衍生物。在某些實(shí)施方案中，第一電極和第二 電極具有互補(bǔ)的形狀。例如，在某些情況下，第一電極和第二電極均為基 本圓形的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及電子器件，該電子器件包括至少兩個(gè)交叉指形微電極， 每個(gè)所述交叉指形微電極均與導(dǎo)電聚合物材料接觸，該導(dǎo)電聚合物材料形 成提供在所述至少兩個(gè)交叉指形微電極之間的導(dǎo)電通道的聚合物結(jié)構(gòu)；和 圍繞所述至少兩個(gè)交叉指形微電極的疏7jc材料。
本發(fā)明的另一方面提供聚合方法，包括使小于50 nL的包含單體物 質(zhì)的溶液與第一電極和第二電極接觸，其中所述單體物質(zhì)包含至少兩個(gè)官 能團(tuán)，所述至少兩個(gè)官能團(tuán)在電勢存在下允許所述單體物質(zhì)形成導(dǎo)電聚合 物；對第一電極和第二電極中的至少一個(gè)施加電勢；和聚合所述單體物質(zhì) 以形成導(dǎo)電聚合物。
本發(fā)明還提供確定分析物的方法，包括將小于50 ^L的懷疑包含分 析物的樣品暴露于至少兩個(gè)交叉指形微電極，所述至少兩個(gè)交叉指形微電 極包含形成聚合物結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物材料，其中所述聚合物結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電 性；和在所述暴露步驟之后，通過檢測聚合物結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性的變化來確定分 析物。
本發(fā)明還涉及電子器件，該電子器件包括至少兩個(gè)微電極的交叉指 形結(jié)構(gòu)；實(shí)質(zhì)上完全圍繞所述交叉指形結(jié)構(gòu)的第一電極；和實(shí)質(zhì)上完全圍 繞所述第一電極的第二電極。在某些實(shí)施方案中，所述電子器件可還包括 圍繞所述第二電極的疏水材料。在某些實(shí)施方案中，第一電極和第二電極 具有互補(bǔ)的形狀。例如，在某些情況下，第一電極和第二電極均為基本圓 形的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還涉及電子器件，該電子器件包括電絕緣襯底；在所述襯底 表面上設(shè)置的具有第 一和第二相M面的第 一導(dǎo)電層，使得所述第 一導(dǎo)電 層的第一表面覆蓋并接觸所述襯底表面的至少一部分；在所述第一導(dǎo)電層 的第二表面上設(shè)置的具有第 一和第二相M面的電絕緣層，使得所述電絕 緣層的第一表面覆蓋并接觸所述第一導(dǎo)電層的第二表面的選定部分，而不 覆蓋所述第一導(dǎo)電層的第二表面的其它部分，第一導(dǎo)電層的第二表面的所 述其它部分形成至少一個(gè)電極；和在所述電絕緣層的第二表面上設(shè)置的具 有第一和第二相M面的第二導(dǎo)電層，使得所述第二導(dǎo)電層的第一表面覆 蓋并接觸所述電絕緣層的選定部分，而不覆蓋所述電絕緣層的第二表面的 其它部分，其中所述第二導(dǎo)電層形成至少兩個(gè)包括交叉指形微電極陣列的電極。


圖1A顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子器件的頂視圖。
圖1B顯示才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子器件的截面圖。
圖2顯示具有四個(gè)獨(dú)立電子器件的芯片的頂視圖。
圖3顯示所制造的包含四個(gè)獨(dú)立電子傳感器的芯片的照片，其中每個(gè) 電子傳感器能夠在3 mm直徑的親水區(qū)域內(nèi)限定4微升體積的樣品。
圖4A-D顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子器件的制造中各個(gè)步 驟的截面圖。
圖5顯示當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子器件施加電勢時(shí)， 在0.1M nBu4NPF6和碳酸丙二酯中的二茂鐵的一個(gè)5微升液滴的循環(huán)伏安 圖。
圖6顯示當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子器件施加電勢時(shí)， 在0.1M nBii4NPF6和碳酸丙二酯中的10 mM并噻吩溶液的一個(gè)5微升液 滴的循環(huán)伏安圖。箭頭表示并塞吩的電聚合隨時(shí)間的進(jìn)程。
圖7顯示通過施加在0.1M nBii4NPF6和碳酸丙二酯中的并瘞吩溶液的 5微升液滴至根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子器件所制備的聚并瘞吩膜 的循環(huán)伏安圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通常涉及電子器件和方法。在某些情況下，本發(fā)明的器件可構(gòu) 建為用于容納具有小體積(例如，小于50微升)的樣品。本發(fā)明的器件 也可設(shè)置為通過例如促進(jìn)電荷對稱擴(kuò)散或形成更均勻的電場以提高性能。 在某些情況下，本發(fā)明提供具有簡化結(jié)構(gòu)的器件。在某些情況下，本發(fā)明 的器件可在例如傳感器件和方法中使用有機(jī)材料。本發(fā)明的其它方法涉及 聚合方法。例如，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括能夠使用簡化的電子器件來處理 小量(例如體積)的樣品，而無需較復(fù)雜的微流體器件。本發(fā)明的電子器件可包括利用電極(例如，工作電極)結(jié)合各種其 它組件如有機(jī)材料和/或其它材料或組件，進(jìn)行設(shè)置以優(yōu)化器件性能。例如， 本發(fā)明的器件可包括選擇和設(shè)置用以促進(jìn)利用小體積樣品的組件。在某些 情況下，本發(fā)明的器件可包括具有特定形狀和相對于彼此布置的電極， 其可通過例如使得電極之間能夠更高效地?cái)U(kuò)散來提高器件性能。
在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明可涉及各個(gè)組件諸如電極的對稱結(jié)構(gòu)。由 于許多電化學(xué)過程通過擴(kuò)散控制，因此特定電極的對稱布置可促進(jìn)器件內(nèi) 的電活性物質(zhì)的對稱擴(kuò)散，以使器件性能得到增強(qiáng)。在某些情況下，本發(fā) 明的電子器件可包括至少兩個(gè)工作電極(例如，陰極、陽極)、實(shí)質(zhì)上 完全圍繞交叉指形結(jié)構(gòu)的第一電極、和實(shí)質(zhì)上完全圍繞所述第一電極的第 二電極。在某些情況下，第一電極和第二電極具有互補(bǔ)的形狀。例如，在 某些情況下，第一電極和第二電極均為基本圓形的結(jié)構(gòu)。其它的電極形狀 諸如正方形、矩形、橢圓形、三角形等也是可能的。
如本文所用的，術(shù)語"實(shí)質(zhì)上完全圍繞"指的是在對象周圍形成閉合周 界，其中對象可不必被三維包圍，但是當(dāng)從上部觀察時(shí)可至少被周界所包 圍，亦即，4吏得對象和周界投影在相同平面上。例如，圖1A顯示電子器 件的頂視圖，其中電極22和電極40形成圍繞電極60的同心圓結(jié)構(gòu)。在某 些情況下，每個(gè)電極可位于相同的物理平面內(nèi)。在其它的情況下，每個(gè)電 極可位于不同的平行物理平面內(nèi)，并且術(shù)語"實(shí)質(zhì)上完全圍繞"指的是當(dāng)投 影在單個(gè)平面上時(shí)電極的相對位置。例如，如圖1A所示，電極22可位于 第一平面內(nèi)，電極40可位于第二平面內(nèi)，其中第一平面平行于第二平面并 位于第二平面下方。然而，由于當(dāng)投影在單個(gè)平面上時(shí)，電極40在電極 22周圍形成閉合周界，所以電極40"實(shí)質(zhì)上完全圍繞"電極22。
在某些情況下，所述電極可優(yōu)選位于幾乎相同物理平面內(nèi)，即，平行 平面之間距離相對于外部電極(例如圖1A中的電極40)的尺寸而言可以 是小的。作為一個(gè)說明性的實(shí)施方案，具有一定直徑的圓的外部電極可位 于與內(nèi)部電極不同的平行平面內(nèi)，其中平行平面之間距離與外部電極直徑 的比例是1:10、 1:100、 1:250、 1:500、 1:1000、 1:2500、 1:5000、 1:10000 或更大。
在某些情況下，工作電極可以是至少兩個(gè)微電極的交叉指形結(jié)構(gòu)?？?提供快速響應(yīng)、低阻抗的交叉指形微電極結(jié)構(gòu)允許例如通過在恒電壓下的
9大的電流變化來簡單地檢測阻抗變化。如本文所用的，術(shù)語"交叉指形電極" 或"交叉指形微電極，，表示至少兩個(gè)互補(bǔ)形狀的電極，其中每個(gè)電極的"分
支"或"指狀物"以交替方式i殳置。例如，如圖1A所示，交叉指形電極60 包含以彼此交替的方式布置的彎曲"分支"。應(yīng)理解，其它形狀的電極也 可適于用作交叉指形電極。例如，可使用梳狀電極對，其中每個(gè)電極的"指 狀物"以交替方式布置。在某些情況下，交叉指形電極對可用作本發(fā)明的器 件中的工作電極。
本發(fā)明的器件還可包括選擇和配置用以在器件特定區(qū)域內(nèi)包含流體樣 品(例如液滴)的材料。所述材料可配置為包圍^^有電活性組分的區(qū)域并 且可選擇所述材料以在該區(qū)域中包含特定種類的流體樣品。例如，可選擇 疏水材料以包含含有親水溶液如水溶液、有機(jī)溶液或其混合物的樣品。這 允許利用小體積(例如，小于50微升)的樣品，例如，在某些情況下， 該樣品可通過微移液管直接分配到器件表面上。在某些情況下，疏水材料 (例如，聚四氟乙烯)可具有大于卯度或大于120度的7jC接觸角，并且包 含電活性組分的區(qū)域可以是7jC接觸角小于例如卯度的親7jC表面。疏水材料 的例子包括全氟g材料，如聚四氟乙烯。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇可適 合用于包含特定樣品的合適材料。
在圖1A所示的一個(gè)"^兌明性的實(shí)施方案中，器件IOO包括 一組交叉 指形電極60和實(shí)質(zhì)上完全圍繞交叉指形電極60的電極22。第二電極40 實(shí)質(zhì)上完全包圍電極22。如圖1A所示，疏水材料50包圍電極結(jié)構(gòu)，使得 流體樣品可接觸器件的電活性組分。在某些情況下，也可有利的是，本發(fā) 明的某些電極可為連續(xù)結(jié)構(gòu)，即電極形狀不被用來為電導(dǎo)線提供空間的間 隙所中斷。
在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的器件也可包括與所述至少兩個(gè)交叉指形 微電極接觸的導(dǎo)電聚合物材料，其中所述導(dǎo)電聚合物材料形成提供在所述 至少兩個(gè)交叉指形微電極之間的導(dǎo)電通道的聚合物結(jié)構(gòu)。通常，導(dǎo)電聚合 物材料可包括獨(dú)立導(dǎo)電通道的大量纏繞陣列，其中各個(gè)獨(dú)立導(dǎo)電通道均通 過聚合物鏈或聚合物鏈的納米尺度團(tuán)聚體來提供。在某些情況下，導(dǎo)電聚 合物材料可被用作傳感材料，如以下更充分描述的。圖1B顯示接觸所述 交叉指形電極60 (例如工作電極)的形成為膜的導(dǎo)電聚合物材料70。
在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供利用諸如有機(jī)材料的材料選擇性涂覆器件的一部分，而不是無差別涂覆器件各個(gè)部分的能力。在一個(gè)實(shí)施方案 中，導(dǎo)電聚合物材料膜可選擇性地形成在工作電極的表面上，而不是形成 在例如參比電極、反電極、包含絕緣材料的各個(gè)部分、或器件的其它組件 上。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的電子器件可包括至少兩個(gè)交叉指形微電 極和圍繞所述至少兩個(gè)交叉指形微電極的疏7jC材料，每個(gè)交叉指形微電極 均與導(dǎo)電聚合物材料接觸，該導(dǎo)電聚合物材料形成提供在所述至少兩個(gè)交 叉指形微電極之間的導(dǎo)電通道的聚合物結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括使用分層或"夾層"的電極結(jié)構(gòu)。例如，結(jié)構(gòu) 可包括位于堆疊結(jié)構(gòu)中的不同的電極材料層、絕緣層或其它的層，其中所 述層彼此接觸。在一個(gè)實(shí)施方案中，絕緣層可位于兩個(gè)電極層之間并且與 其接觸，這可產(chǎn)生更均勻的電場。在某些情況下，可使用不同的光刻方法 圖案化某些層，使得下方層的某些區(qū)域可通過上覆層中的開口而故暴露。 在一個(gè)實(shí)施方案中，電極可由通過絕緣層中的開口所暴露出的電極材料層 的區(qū)域來限定，所述絕緣層位于所述電極材料層的上方。這樣的布置可有 利地允許形成連續(xù)形狀的電極，如基本圓形的電極。
在一個(gè)實(shí)施方案中，器件可包括電絕^H"底、和在襯底表面上設(shè)置 的具有第一和第二相M面的第一導(dǎo)電層，使得第一導(dǎo)電層的第一表面覆 蓋并接觸襯底表面的至少一部分。所述器件還可包括在第一導(dǎo)電層的第 二表面上設(shè)置的具有第 一和第二相M面的電絕緣層，使得電絕緣層的第 一表面覆蓋并接觸第一導(dǎo)電層的第二表面的選定部分，而不覆蓋第一導(dǎo)電 層的第二表面的其它部分，第一導(dǎo)電層的第二表面的所述其它部分形成至 少一個(gè)電極。所述器件還可包括在電絕緣層的第二表面上^:置的具有第 一和第二相^面的第二導(dǎo)電層，使得第二導(dǎo)電層的第一表面覆蓋并接觸 電絕緣層的選定部分，而不覆蓋電絕緣層的第二表面的其它部分，其中第 二導(dǎo)電層形成至少兩個(gè)包括交叉指形微電極陣列的電極。
在圖1B所示的說明性實(shí)施方案中，在襯底10的表面上設(shè)置導(dǎo)電層20, 使得導(dǎo)電層20接觸襯底10的表面的至少一部分。在導(dǎo)電層20上設(shè)置電絕 緣層30,使得電絕緣層30覆蓋并接觸導(dǎo)電層20的選定部分，而不覆蓋導(dǎo) 電層20的其它部分。例如，電絕緣層30不覆蓋導(dǎo)電層20的部分22，使 得部分22形成至少一個(gè)電極，如參比電極或反電極。導(dǎo)電層42可包括導(dǎo)
i電組件60 (例如交叉指形電極)，其可設(shè)置在電絕緣層30的選定部分上并 且不覆蓋電絕緣層30的其它部分，使得導(dǎo)電層60形成包括交叉指形微電 極陣列的至少兩個(gè)電極。導(dǎo)電層42也可包括電極40,其可以;L良電極或 參比電極。如本文所述，器件也可包括疏水材料50。如本文所述，器件可 任選地包括導(dǎo)電聚合物材料層70。可利用簡單的光刻方法來圖案化電絕緣 層30和/或?qū)щ妼?2。圖1A還顯示了器件的頂視圖。在該布置中，由于 能夠形成實(shí)質(zhì)上完全包圍工作電極(例如交叉指形電極)的電極，如反電 極和/或參比電極，因而可形成更均勻的導(dǎo)電膜。例如，相對于之前的體系， 所形成的電場和電荷的擴(kuò)散可更對稱。
制造這種器件的方法可包括利用化學(xué)氣相沉積(例如等離子體增強(qiáng)化 學(xué)氣相沉積)、平版印刷(例如光刻)等。例如，圖4A-D顯示在制造本文 所述的具有層狀結(jié)構(gòu)的電子器件中的不同步驟的截面圖。如圖4A所示， 可形成層狀結(jié)構(gòu)，包括在村底10的表面上形成的導(dǎo)電層20、在導(dǎo)電層 20的表面上形成的絕緣層32、和在絕緣層32的表面上形成的導(dǎo)電層42。 導(dǎo)電層42可通過例如光刻進(jìn)行圖案化以形成圓形電極40和交叉指形電極 60對(圖4B)?？赏瑯拥貓D案化絕緣層32以暴露出下方導(dǎo)電層20的圓形 部分22，其中部分22用作電極(圖4B)。如圖4D所示，可在電極結(jié)構(gòu)周 圍形成疏水材料50以限定包括器件的電活性元件的區(qū)域。
在某些實(shí)施方案中，如本文所述，本發(fā)明的器件也可在單個(gè)器件內(nèi)包 括多個(gè)電極結(jié)構(gòu)。例如，如圖2所示，器件500包括四個(gè)獨(dú)立電極結(jié)構(gòu)， 如結(jié)構(gòu)IOO、 102、 104和106所示，其中每個(gè)電極結(jié)構(gòu)可任選地包括工作 電極、反電極和參比電極、導(dǎo)電聚合物材料、或用于包含流體樣品的材料。 所述結(jié)構(gòu)可位于疏7JC表面400上。接觸200、 202、 204、 206、 300、 301、 302、 303、 304、 305、 306和307可提供用于電極的各種電接觸。應(yīng)理解 本發(fā)明的器件可在單個(gè)器件上包括任意數(shù)目的電極結(jié)構(gòu)，如期望適用于特 定的應(yīng)用。
在某些情況下，本發(fā)明的器件可有利地容納小于50微升體積的樣本 量。在某些情況下，器件可容納0.1-50微升、或更優(yōu)選1-10微升、或更優(yōu) 選1-5微升的體積的樣本量。應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)也可使用大于50微 升的體積的樣品。在某些情況下，如果樣品體積特別小(例如，O.l孩t升)， 那么樣品可任選地與材料結(jié)合以防止樣品蒸發(fā)。例如，油可結(jié)合或用于"覆 蓋"含水樣品、有機(jī)樣品或其混合物。樣品(例如液滴)可通過微量移液管或其它方法遞送至器件。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供聚合的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法
包括使得小于50微升的包含單體物質(zhì)的溶液與第一電極和第二電極接 觸，其中所述單體物質(zhì)包含至少兩個(gè)官能團(tuán)，所述至少兩個(gè)官能團(tuán)在電勢 存在下允許單體物質(zhì)形成導(dǎo)電聚合物。對第一電極和第二電極中的至少一 個(gè)施加電勢，然后單體物質(zhì)的聚合可形成導(dǎo)電聚合物。在某些情況下，導(dǎo) 電聚合物可在電極表面上沉積成膜。在某些情況下，導(dǎo)電聚合物可保留在 溶液中。在其它的情況下，導(dǎo)電聚合物可首先在電M面上沉積成膜，然 后溶解成溶液。
在一個(gè)實(shí)施方案中，通過電聚合，即通過施加限定的電化學(xué)勢來產(chǎn)生 聚合。在該電勢下，單體可通過還原或氧化而形成自由基(即電化學(xué)氧化 還原反應(yīng))，其中自由基的復(fù)合可產(chǎn)生低聚物，所述低聚物可隨后還原或 氧化并結(jié)合其它的自由基低聚物或單體。在其它的實(shí)施方案中，單體可包 含第 一聚合位點(diǎn)和第二聚合位點(diǎn)，其中可通過對單體施加使第 一位點(diǎn)進(jìn)行 電化學(xué)氧化還原反應(yīng)的第一電化學(xué)勢，從而實(shí)施序列聚合。第一電化學(xué)勢 可不足以引發(fā)第二聚合位點(diǎn)處的還原或氧化反應(yīng)。在第一聚合完成后，可 對單體施加足以引起第二位點(diǎn)處的還原或氧化反應(yīng)的更大的電化學(xué)勢。這 種聚合的其它實(shí)例可見Marsella et al， J. Am.Chem.Soc.， Vol. 116， p. 9346-8 (1994)和Marsella et al， J.Am.Chem.Soc., Vol. 117， p. 9832-9841 (1995)，其 全部內(nèi)容均通過引用并入本文。
適用于本發(fā)明的單體物質(zhì)的例子包括吡咯、苯胺、噻吩、并噻吩 (bithiophene )、 3，4-亞乙基二氧漆汾及其取代衍生物。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，如本發(fā)明所述的聚合方法可在不同電解 質(zhì)的存在下進(jìn)行。如本文所用的，"電解質(zhì)，，為其現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)含義并 且指的是可作為導(dǎo)電介質(zhì)操作的物質(zhì)。電解質(zhì)可包括能夠在兩個(gè)電極之間 傳輸正或負(fù)電荷離子之一或二者的任何物質(zhì)并且應(yīng)該與電^^化學(xué)相容。電 解質(zhì)的 一個(gè)例子是[(n-Bu)4N] PF6 。
在例如Kittlesen et al，丄爿附.C7^附.Soc. 1984， 106， 7389; S.S. Zhu, T.M. Swager， 恭.1996, 8, 497 ; S.S.Zhu，T. M. Swager,J.Am.Chem.Soc. 1996, 118,8713; S.S. Zhu， T.M. Swager， 《/ 爿附. C7^附.1997, 119, 12568; P丄.Vidal, M. Billon, B. Divisia國Blohorn, G
13Bidan, J.M. Kern, J.畫P. Sauvage, C7^柳.CV 附附Mfi. 1998, 629中可能描述了 其它的電聚合M，如溶劑、電化學(xué)勢等，其全部內(nèi)容均通過引用并入本 文。
本發(fā)明還提供用于確定分析物的方法。如本文所用的，術(shù)語"確定" 通常指的是物質(zhì)或信號的分析，例如定量或定性的分析，和/或物質(zhì)或信號 存在與否的檢測。"確定"也可表示兩種或更多種物質(zhì)或信號之間相互作用 的分析，例如定量或定性的分析，和/或檢測相互作用存在與否。例如，可 將懷疑包含分析物的體積小于50pL的樣品暴露于包含如本發(fā)明所述的聚 合物結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)交叉指形微電極。分析物可與聚合物結(jié)構(gòu)相互作用以 引起聚合物結(jié)構(gòu)導(dǎo)電率的變化，其中導(dǎo)電率的變化然后可確定分析物。
在某些實(shí)施方案中，分析物和聚合物結(jié)構(gòu)之間的相互作用可包括形成 鍵如共價(jià)鍵(例如碳-碳、碳-氧、氧-硅、硫-硫、磷-氮、碳-氮、金屬-氧或 其它的共價(jià)鍵)、離子鍵、氫鍵(例如，羥基、胺、羧基、硫醇和/或類似 的官能團(tuán)之間)、配價(jià)鍵(例如金屬離子與單齒配體和多齒配體之間的配 位或螯合)等。相互作用也可包括范德華相互作用。在一個(gè)實(shí)施方案中， 相互作用包括與分析物形成共價(jià)鍵。聚合物結(jié)構(gòu)也可通過生物分子對之間 的結(jié)合事件來與分析物相互作用。例如，聚合物結(jié)構(gòu)可包M如生物素的 實(shí)體，該實(shí)體特異性結(jié)合目標(biāo)分析物上的互補(bǔ)實(shí)體，如抗生物素蛋白 (avidin)或抗生物素蛋白鏈霉素(streptavidin )。
分析物可以是化學(xué)或生物學(xué)的分析物。術(shù)語"分析物"可表示待分析的 任何化學(xué)、生物化學(xué)、或生物學(xué)的實(shí)體(例如分子)。例如，在某些情況 下，聚合物結(jié)構(gòu)可選擇為對于分析物具有高的特異性，并且可以是例如化 學(xué)、生物學(xué)或爆炸物的傳感器。在某些實(shí)施方案中，分析物包含能夠與聚 合物結(jié)構(gòu)的至少一部分相互作用的官能團(tuán)。例如，該官能團(tuán)可通過形成鍵 例如共價(jià)鍵來與制品的外層相互作用。在某些情況下，聚合物結(jié)構(gòu)可確定 pH、濕度、溫度等的變化。
使用如本發(fā)明所述的方法，本發(fā)明的器件可用作傳感器，如電化學(xué)電 流或電導(dǎo)的傳感器。所述器件可用于實(shí)施電導(dǎo)率測量或其它的電化學(xué)測 量。其它的潛在應(yīng)用包括用作電化學(xué)電池，用于實(shí)施例如在器件表面上沉 積的導(dǎo)電聚合物膜的表征和應(yīng)用。在某些情況下，本發(fā)明的器件可以是可 重復(fù)使用的。例如，在傳感器件中，目標(biāo)分析物對器件的結(jié)合常數(shù)可確定器件的再生和/或重新使用的能力。當(dāng)結(jié)合時(shí)，可通過施加熱或溶劑來移除 分析物。在某些情況下，所述器件可以進(jìn)行高壓蒸汽處理。在其它的實(shí)施 方案中，器件可以是一次性使用的。
導(dǎo)電聚合物可以是能夠沿著聚合物主鏈傳導(dǎo)電子密度的任何聚合物。
如本文所用的，"導(dǎo)電聚合物"指的是具有能夠傳導(dǎo)電子電荷的共軛;r主鏈 任何聚合物。通常，直接參與共軛的原子實(shí)質(zhì)上形成平面，其中所述平面 可由于p-軌道的優(yōu)選排列成最大化p-軌道重疊而形成，由此4吏共軛和電子 傳導(dǎo)最大化。在某些實(shí)施方案中，電子的離域作用還可擴(kuò)展至相鄰的聚合 物分子。在某些情況下，導(dǎo)電聚合物的至少一部分包含多齒配體。在某些 情況下，還包含與導(dǎo)電聚合物的一部分鍵合的金屬原子。例如，導(dǎo)電聚合 物可包含金屬原子，如過渡金屬、鑭系或銪系。
在某些情況下，導(dǎo)電聚合物的至少一部分可包含用作分析物的結(jié)合位 點(diǎn)的官能團(tuán)。所述結(jié)合位點(diǎn)可包括能夠與<^質(zhì)中例如溶液中的另外的生物 或化學(xué)分子結(jié)合的生物或化學(xué)分子。例如，結(jié)合位點(diǎn)可以是諸如硫醇、醛、 酯、羧酸、羥基等的官能團(tuán)，其中所述官能團(tuán)與分析物形成鍵。在某些情 況下，結(jié)合位點(diǎn)可以是聚合物內(nèi)的富電子或缺電子的部分，其中分析物和 導(dǎo)電聚合物之間的相互作用包M電相互作用。
結(jié)合位點(diǎn)也可以能夠通過在包括蛋白質(zhì)、核酸、糖蛋白、糖、激素等 的生物分子對之間產(chǎn)生的相互作用而生物學(xué)地結(jié)合分析物。具體的例子包 括抗體/肽對、抗體/抗原對、抗體片私抗原對、抗體/抗原片段對、抗體片 私抗原片段對、抗體/半抗原對、酶/底物對、酶/抑制劑對、酶/輔助因子對、 蛋白質(zhì)/底物對、核l核酸對、蛋白質(zhì)/核酸對、肽/肽對、蛋白質(zhì)/蛋白質(zhì)對、 小分子/蛋白質(zhì)對、谷胱甘肽/GST對、抗-GFP/GFP融合蛋白對、Myc/Max 對、麥芽糖/麥芽糖結(jié)合蛋白對、糖/蛋白質(zhì)對、糖衍生物/蛋白質(zhì)對、金屬 結(jié)合標(biāo)記/金屬/螯合物、肽標(biāo)記/金屬離子-金屬螯合物對、肽/NTA對、凝 集素/糖對、受體/激素對、受體/效應(yīng)物對、互補(bǔ)核^/核酸對、配體/細(xì)胞表 面受體對、病毒/配體對、A蛋白7抗體對、G蛋白/抗體對、L蛋白/抗體對、 Fc受體/抗體對、生物素/抗生物素蛋白對、生物素/抗生物素蛋白鏈霉素對、 藥物/耙對、鋅指/核酸對、小分子/肽對、小分子/蛋白質(zhì)對、小分子/靼對、 糖/蛋白質(zhì)對例如麥芽糖/MBP (麥芽糖結(jié)合蛋白)、小分子/靼對、或金屬 離子/螯合劑對。在某些情況下，本發(fā)明的器件和相關(guān)方法可用于諸如藥物 發(fā)現(xiàn)、特定化合物的分離或純化、或高產(chǎn)量篩選技術(shù)的應(yīng)用。導(dǎo)電聚合物的例子包括但不限于聚苯胺、聚瘞吩、聚(3,4-亞乙基二氧) 蓉吩、聚吡咯、聚苯撐、聚芳撐、聚M雙瘞吩、聚芳撐乙烯、聚芳撐乙 炔、共軛梯形聚合物(即需要至少兩個(gè)鍵的斷裂以斷裂鏈的聚合物)、 polyiptycene、聚三^# (polytriphenylene )、其取代衍生物、及其過渡金 屬衍生物。在某些情況下，優(yōu)選聚瘞吩及其取代衍生物。
電極可以是能夠傳導(dǎo)電荷的任何材料。適合用作電極的材料的例子包 括金屬或含金屬的物質(zhì)，如金、銀、鉑、或氧化銦錫(ITO)。在某些情況 下，優(yōu)選金或銀。電極結(jié)構(gòu)可通過各種沉積技術(shù)如化學(xué)氣相沉積、等離子 體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積等來形成。在某些情況下，電極結(jié)構(gòu)的厚度可為100 微米或更小、50微米或更小、或更優(yōu)選為20微米或更小、IO微米或更小、 5微米或更小、2微米或更小、或l微米或更小。
在某些實(shí)施方案中，絕緣材料可位于器件(例如電極)的有源元件之 間。絕緣材料可以是當(dāng)施加電化學(xué)勢時(shí)不傳導(dǎo)電荷的任何材料并可用于減 少或防止電極之間的直捲接觸。在某些情況下，絕緣材料可優(yōu)選為對電極 材料是化學(xué)惰性的。適合用作絕緣材料的例子可包括氮化物如SiN、氧化 物、碳化物等。在某些實(shí)施方案中，絕緣材料是SiN。
雖然在本文中已經(jīng)描述和說明了本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域 技術(shù)人員可容易地設(shè)想各種其它的方法和/或結(jié)構(gòu)用于實(shí)施所述功能和/或 獲得所述結(jié)果和/或本文中描述的一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，并且這種變化和/或 改變均被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。更一般地，本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地理 解本文中描述的^M、尺寸、材料和結(jié)構(gòu)只是示例性的，并且實(shí)際參 數(shù)、尺寸、材料和/或結(jié)構(gòu)將取決于使用本發(fā)明教導(dǎo)的具體應(yīng)用。本領(lǐng)域技 術(shù)人員僅利用常規(guī)試驗(yàn)可認(rèn)識到或能夠確定本文中描述的本發(fā)明的具體 實(shí)施方案的許多等效物。因此，應(yīng)理解上述實(shí)施方案僅僅是示例性的，而 且在所附權(quán)利要求及其等同方案的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以采取與具體描述和 權(quán)利要求所要求的不同的方式來實(shí)施。本發(fā)明涉及每個(gè)單獨(dú)的特征、系統(tǒng)、 制品、材料、成套工具、和/或本文中描述的方法。此外，如果這種特征、 系統(tǒng)、制品材料、成套工具和/或方法并非相互矛盾，那么兩個(gè)或更多個(gè)這 種特征、系統(tǒng)、制品、材料、成套工具和/或方法的任意組合包括在本發(fā)明 的范圍內(nèi)。
除非有明確的相反表示，否則說明書和權(quán)利要求書中沒有使用數(shù)量詞時(shí)均應(yīng)該理解為"至少一個(gè)"。
如本文在說明書和權(quán)利要求書中所用的詞語"和/或"應(yīng)該理解為聯(lián)系 在一起的要素的"其一或二者"，即在某些情況下，要素結(jié)合存在，在其它 的情況下，要素分離存在。除了通過"和/或"表述所具體確定的要素之外， 其它的要素可任選存在，無論與所述具體確定的那些要素相關(guān)與否，除非 有明確的相反指示。因此，作為非限制性的例子，當(dāng)與開放式表述如"包括" 聯(lián)合使用時(shí)，表述"A和/或B"在一個(gè)實(shí)施方案中可表示A但沒有B (任選 地包括除了 B以外的要素)；在另一個(gè)實(shí)施方案中，可表示B但沒有A(任 選包括除了 A以外的要素)；在又一個(gè)實(shí)施方案中，可表示A和B 二者(任 選包括其它的要素)等。
如本文在i兌明書和權(quán)利要求書中所用的，"或"應(yīng)該理解為具有與如上 定義的"和/或"相同的意思。例如，當(dāng)在列表中分列項(xiàng)目時(shí)，"或"或"和/或" 應(yīng)該認(rèn)為是包括性的，即包括要素列表或大量要素中的至少一個(gè)，而且包 括多于一個(gè)，并且任選地包括另外的未列出的項(xiàng)目。只有明確表示相反含 義的術(shù)語，如"僅僅之一"或"正好之一"或當(dāng)在權(quán)利要求中使用"由…組成，， 時(shí)，將表示包括要素列表或大量要素中的正好一個(gè)要素。通常，如本文所 用的術(shù)語"或"當(dāng)放在排它性的表述如"任一的"、"之一"、"僅僅之一"或"正 好之一，，之前時(shí)，應(yīng)當(dāng)只解釋為表示排它性的替代方案(即一個(gè)或另一個(gè)而 不是二者)。當(dāng)用于權(quán)利要求時(shí)，"基本由...組成"應(yīng)具有在專利法領(lǐng)域使用 的常規(guī)含義。
如本文在說明書和權(quán)利要求書中所用的，表示一個(gè)或更多個(gè)要素的列 表的詞語"至少一個(gè)"應(yīng)該理解為表示選自要素列表中的任意一個(gè)或更多個(gè) 要素中的至少一個(gè)要素，而不必包括在要素列表內(nèi)具體列出的每個(gè)要素的 至少一個(gè)，并且不排除要素列表中的要素的任意組合。該定義還允許除了 在詞語"至少一個(gè)"所指的要素列表內(nèi)的具體確定的要素之外，可任選存在 其它要素，而無論與具體確定的那些要素相關(guān)或無關(guān)。因此，作為非限制 性的例子，"A和B中的至少一個(gè)"(或等同地，"A或B中的至少一個(gè)"， 或等同地，"A和/或B中的至少一個(gè)")在一個(gè)實(shí)施方案中可表示至少一個(gè) A，任選地包括多于一個(gè)A,但不存在B (并且任選地包括除了 B以外的 要素)；在另一個(gè)實(shí)施方案中，可表示至少一個(gè)B，任選地包括多于一個(gè)B， 但不存在A (并且任選地包括除了 A以外的要素)；在又一個(gè)實(shí)施方案中， 可表示至少一個(gè)A，任選地包括多于一個(gè)A，以及至少一個(gè)B，任選地包括多于一個(gè)B(并且任選地包括其它的要素)等。
在權(quán)利要求以及上述說明書中，所有連接詞如"包括"、"包含，，、"帶有"、 "具有"、"含有"、"涉及"、"持有"等應(yīng)理解為開放式的，即表示包括但不 限于。只有連接詞"由...組成，，和"基本由...組成，，分別應(yīng)為封閉式或者半封閉 式的詞，如美國專利局專利審查程序手冊2111.03部分所述。
實(shí)施例
實(shí)施例1
傳感器制造
制造電子器件，其具有用于基于液滴的電聚合和傳感器應(yīng)用的圓的 幾何形狀的組件、用于電場均勻性的對稱的參比電極和反電極、以及限制 7K基和有機(jī)基液滴二者形成的全氟a疏7jC材料。圖3顯示包含四個(gè)獨(dú)立 電子傳感器的器件的照片，其中每個(gè)電子傳感器能夠在3 mm直徑的親水 區(qū)域內(nèi)限定4微升體積的樣品。所述器件可應(yīng)用于開發(fā)新的導(dǎo)電材料和基 于電阻率的傳感器。
直徑為4"的派熱克斯玻璃(Pyrex) 7740晶片用作襯底。在piranha 溶液中清洗之后，通過電子束蒸發(fā)沉積10 nm厚的鉻層和500 nm厚的銀 層。利用通過等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積的lnm厚的 低應(yīng)力氮化硅膜M蓋銀層。然后通過電子束蒸發(fā)沉積10 nm厚的鉻層和 250 nm厚的金層。使用厚度為2 jim的AZ 7220正性光刻膠實(shí)施光刻以限 定工作電極和反電極以及電極引線。然后通過在Unaxis LLS 100物理氣相 沉積(PVD)系統(tǒng)(200W)中進(jìn)行背面濺射(backsputtering)來圖案化 金/鉻夾層。在移除光刻膠和晶片清洗之后，實(shí)施第二光刻和通過SF6等離 子體進(jìn)行氮化物蝕刻以限定4艮電極和4艮焊墊開口 。通過PECVD沉積0.5nm 的第二氮化物層以保護(hù)和電隔離金電極。隨后，通過感應(yīng)耦合等離子體系 統(tǒng)(Alcatel)利用C4Fs氣體沉積碳氟聚合物層30秒(20亳托，2000W)。 獲得厚度為100nm、水接觸角為120。的類聚四氟乙烯層。實(shí)施第三光刻步 驟以打開所有接合墊(bonding pads)并限定電化學(xué)電池中的區(qū)域。施加 氧等離子體(2000W)30秒以移除氟碳層，而不顯著影響光刻膠層。最后 的步驟涉及采用SF6等離子體蝕刻氮化硅30秒鐘和通過丙酮移除光刻膠。
使用具有Agilent 4156C半導(dǎo)體參數(shù)分析儀的級聯(lián)(Cascade)探針臺， 針對所有電極之間的短路和漏電流在晶片水平上(wafer lever)測試所制造的芯片。然后利用金剛石切割鋸##個(gè)晶片切割為單個(gè)芯片，并且使用
常規(guī)制造的焊接系統(tǒng)將其焊接至印刷電路板(PCB )。焊接之后，再次針對 短路測試芯片。
實(shí)施例2 傳感器測試
傳感器器件設(shè)計(jì)具有兩個(gè)功能(1)在選定的電極表面上由共軛化 合物的單體溶液的一個(gè)液滴(例如〈10nL)進(jìn)行電聚合和材料沉積，所述 化合物包括吡咯、苯胺、瘞吩、并瘞吩、亞乙基二氧瘞吩及其衍生物，和 (2)作為電化學(xué)電池，用于由一個(gè)溶液液滴(例如〈10fiL)原樣沉積的材 料的表征、測試和應(yīng)用。具有全氟碳表面涂層的器件可用于水溶液和非水 溶-液二者的液滴。
首先，測量(有機(jī)溶液中)的二茂鐵和(水溶液中)的鐵氰化物的循 環(huán)伏安圖以測試系統(tǒng)。圖5示出在0.1 M的nBii4NPF6的存在下，碳酸丙 二酯中的二茂鐵溶液的一個(gè)液滴(5nL)的循環(huán)伏安圖。觀察到在0,2V處 具有半波勢(E1/2)的可逆波。所述器件使用Ag線作為參比電極，因此與 更通用的Ag/Ag+參比電^目比存在0.2V的位移(二茂鐵的E1/2=0V )。碳 酸丙二酯溶液中二茂鐵的0.2V的半波勢表示Ag參比電極具有良好性能。
為驗(yàn)證器件性能，在工作電極之間電聚合并蓉吩單體以形成聚合物膜。 在包含有源電極的器件的區(qū)域上沉積包含lOmM并噻吩單體的0.1M nBii4NPF6/碳酸丙二酯溶液的一個(gè)液滴。當(dāng)對該液滴施加電化學(xué)勢時(shí)，觀 察到在工作電極表面上生長紅色聚并瘞吩膜。如圖6所示，當(dāng)重復(fù)循環(huán)時(shí) 電流增加表示在電^面上發(fā)生電聚合。采用碳酸丙二酯沖洗所述器件若 干次之后，測量無單體的0.1M nBii4NPF6/碳酸丙二酯溶液的一個(gè)液滴 (5nL)的循環(huán)伏安圖。如圖7所示，該循環(huán)伏安圖和^f吏用常規(guī)三電極系 統(tǒng)獲得的幾乎相同。這證實(shí)了所制造的小型化器件用于傳感器測試的能 力。
權(quán)利要求
1.一種電子器件，包括至少兩個(gè)交叉指形微電極，每個(gè)所述交叉指形微電極均與導(dǎo)電聚合物材料接觸，所述導(dǎo)電聚合物材料形成提供在所述至少兩個(gè)交叉指形微電極之間的導(dǎo)電通道的聚合物結(jié)構(gòu)；實(shí)質(zhì)上完全圍繞所述至少兩個(gè)交叉指形微電極的第一電極；實(shí)質(zhì)上完全圍繞所述第一電極的第二電極；和圍繞所述第二電極的疏水材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子器件，其中所述導(dǎo)電聚合物選自聚苯胺、 聚瘞吩、聚吡咯、聚M、聚芳撐、聚M雙瘞吩、聚芳撐乙烯、聚芳撐 乙炔、以及它們的有機(jī)和過渡金屬衍生物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子器件，其中所述第一電極和所述第二電極 具有互補(bǔ)的形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子器件，其中所述第一電極和所述第二電極 均為基本圓形的結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極、 所述第一電極和所述第二電極各自獨(dú)立地包含金、銀、柏或氧化銦錫(ITO )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子器件，其中所述疏水材料是聚四氟乙烯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極、 所述第一電極和所述第二電極位于直徑為10mm或更小的區(qū)域內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極、 所述第 一電極和所述第二電極位于直徑為5mm或更小的區(qū)域內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極、 所述第一電極和所述第二電極位于直徑為3mm或更小的區(qū)域內(nèi)。
10. —種電子器件，包括至少兩個(gè)交叉指形微電極，每個(gè)所述交叉指形微電極均與導(dǎo)電聚合物 材料接觸，所述導(dǎo)電聚合物材料形成提供在所述至少兩個(gè)交叉指形微電極 之間的導(dǎo)電通道的聚合物結(jié)構(gòu)；和圍繞所述至少兩個(gè)交叉指形微電極的疏水材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子器件，其中所述導(dǎo)電聚合物選自聚苯胺、聚瘞吩、聚吡咯、聚苯撐、聚芳撐、聚M雙瘞吩、聚芳撐乙烯、聚芳撐 乙炔、以及它們的有機(jī)和過渡金屬衍生物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極 包含金、銀、鉑或氧化銦錫(ITO)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子器件，其中所述疏7jC材料是聚四氟乙烯。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極 位于直徑為10mm或更小的區(qū)域內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極 位于直徑為5mm或更小的區(qū)域內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電極 位于直徑為3mm或更小的區(qū)域內(nèi)。
17. —種聚合方法，包括使小于50jtL的包含單體物質(zhì)的溶液接觸第一電極和第二電極，其中 所述單體物質(zhì)包含至少兩個(gè)官能團(tuán)，所述至少兩個(gè)官能團(tuán)在電勢存在下允 許所述單體物質(zhì)形成導(dǎo)電聚合物；對所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)施加電勢；和聚合所述單體物質(zhì)以形成導(dǎo)電聚合物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合方法，包括使小于10微升的包含所述單 體物質(zhì)的所述溶液接觸所述第 一 電極和所述第二電極。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合方法，包括使小于5微升的包含所述單體 物質(zhì)的所述溶液接觸所述第 一 電極和所述第二電極。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合方法，包括使小于1微升的包含所述單體 物質(zhì)的所述溶液接觸所述第 一 電極和所述第二電極。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合方法，其中所述單體物質(zhì)是吡咯、苯胺、 噢吩、并漆吩、3，4-亞乙基二氧塞吩、或其取^代衍生物。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合方法，其中所述導(dǎo)電聚合物選自聚苯胺、 聚瘞吩、聚吡咯、聚苯撐、聚芳撐、聚M雙漆吩、聚芳撐乙烯、聚芳撐 乙炔、以及它們的有機(jī)和過渡金屬衍生物。
23. —種用于確定分析物的方法，包括使小于50jiL的懷疑包含分析物的樣品暴露于至少兩個(gè)交叉指形微電 極，所述至少兩個(gè)交叉指形微電極包含形成聚合物結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物材 料，其中所述聚合物結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電性；和在所述暴露步驟之后，通過檢測所述聚合物結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性的變化來確定 所述分析物。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括使小于10微升的懷疑包含分析物 的所述樣品暴露于包含形成所述聚合物結(jié)構(gòu)的所述導(dǎo)電聚合物材料的所 述至少兩個(gè)交叉指形微電極。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括使小于5微升的懷疑包含分析物的 所述樣品暴露于包含形成所述聚合物結(jié)構(gòu)的所述導(dǎo)電聚合物材料的所述 至少兩個(gè)交叉指形微電極。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括使小于l微升的懷疑包含分析物的 所述樣品暴露于包含形成所述聚合物結(jié)構(gòu)的所述導(dǎo)電聚合物材料的所述至少兩個(gè)交叉指形微電極。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述導(dǎo)電聚合物選自聚苯胺、聚蓬 吩、聚吡咯、聚苯撐、聚芳撐、聚M雙瘞吩、聚芳撐乙烯、聚芳撐乙炔、 以及它們的有機(jī)和過渡金屬衍生物。
28. —種電子器件，包括至少兩個(gè)微電極的交叉指形結(jié)構(gòu)； 實(shí)質(zhì)上完全圍繞所述交叉指形結(jié)構(gòu)的第一電極；和 實(shí)質(zhì)上完全圍繞所述第一電極的第二電極。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電子器件，還包括圍繞所述第二電極的疏水材 料。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電子器件，其中所述第一電極和所述第二電極 具有互補(bǔ)的形狀。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電子器件，其中所述第一電極和所述第二電極 均為基本圓形的結(jié)構(gòu)。
32. 才艮據(jù)權(quán)利要求28所述的電子器件，其中所述至少兩個(gè)交叉指形微電 極、所述第一電極和所述第二電極各自獨(dú)立地包含金、銀、鉑或氧化銦錫(ITO )。
33. —種電子器件，包括 電絕緣村底；在所述襯底的表面上設(shè)置的具有第一和第二相M面的第一導(dǎo)電層， 使得所述第一導(dǎo)電層的所述第一表面覆蓋并接觸所述襯底的表面的至少 一部分；在所迷第 一導(dǎo)電層的所述第二表面上設(shè)置的具有第 一和第二相M面 的電絕緣層，使得所述電絕緣層的所述第一表面覆蓋并接觸所述第一導(dǎo)電 層的所述第二表面的選定部分，而不覆蓋所述笫 一導(dǎo)電層的所述第二表面 的其它部分，所述第一導(dǎo)電層的所述第二表面的所述其它部分形成至少一 個(gè)電極；和在所述電絕緣層的所述笫二表面上設(shè)置的具有第一和第二相>^面的 第二導(dǎo)電層，使得所述第二導(dǎo)電層的所述第 一表面覆蓋并接觸所述電絕緣 層的選定部分，而不覆蓋所述電絕緣層的所述第二表面的其它部分，其中 所述第二導(dǎo)電層形成至少兩個(gè)包括交叉指形微電極陣列的電極。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的電子器件，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo) 電層各自獨(dú)立地包含金、銀、鉑或氧化銦錫(ITO)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的電子器件，其中所述電絕緣層是SiN。
全文摘要
本發(fā)明一般性涉及電子器件和方法。在某些情況下，本發(fā)明提供一種傳感器器件，其包括涂覆有導(dǎo)電聚合物材料(70)的交叉指形微電極(60)對。微電極(60)可被第一電極(22)、第二電極(40)和疏水壁(50)所包圍。
文檔編號G01N27/403GK101517403SQ200780034388
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者尤嘯華, 帕維爾·紐齊爾, 應(yīng)儀如 申請人:新加坡科技研究局