專利名稱：微流控表面增強拉曼散射檢測器件及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微流控表面增強拉曼散射檢測器件，特別是涉及一種微流控表面增強拉曼散射檢測器件及其制備方法與應用。
背景技術：
拉曼散射光譜檢測是一種不需要對待檢測樣品進行標記的物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析手段，具有非破壞性、無需接觸等特點。隨著激光技術和弱信號探測接收技術的發(fā)展，作為一種可實現(xiàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)分子水平檢測的手段，拉曼散射光譜檢測有望在生物檢測、疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測、化學分析等領域獲得實際和廣泛的應用。然而，由于拉曼散射截面小，拉曼散射光譜檢測的分析靈敏度低，很多分子或者基團的拉曼光譜很難獲得。雖然通過提高激勵激光功率可以在一定程度上提高拉曼散射光譜的強度，但對于生物樣品，強度太大的激光會破壞樣品的生物活性，因此很多應用轉(zhuǎn)而利用了表面增強拉曼散射效應來提高樣品的拉曼散射光譜強度。 表面增強拉曼散射效應是指粗糙的貴金屬表面在入射光激發(fā)的情況下增強吸附在其表面的物質(zhì)分子的拉曼散射光譜信號的一種現(xiàn)象。分子拉曼散射信號的增強來源于粗糙表面在光照射下所產(chǎn)生的表面電子振蕩，當入射光的頻率與金屬自身的等離子體的頻率相匹配時，電子振蕩達到最大，于是在金屬表面產(chǎn)生一個與入射光頻率相同的附加局域電磁場，它所覆蓋的區(qū)域存在著入射光和表面等離子體被激發(fā)后疊加在一起的電磁場。由于分子的拉曼散射源于分子自身的極化與外界電場的相互作用，所以處在這個疊加電場中的分子除了受原入射電磁場的作用外還受這個局域增強電磁場的作用，因此激發(fā)出的拉曼散射信號也相應地得到了加強。與普通拉曼散射光譜信號相比，表面增強拉曼散射信號的強度有多個量級的增強，甚至可以達到單分子拉曼散射信號的探測。截至目前，已經(jīng)報道了多種多樣的基于納米粗糙面或納米結(jié)構(gòu)的開放式表面增強拉曼散射活性基底的制備方法，包括溶膠顆粒法、金屬電極的電化學氧化還原法、金屬納米小球排布法、氣液固化學生長法及物理化學刻蝕法等等。在這些開放式活性基底上尤其是在納米粗糙面或納米結(jié)構(gòu)上分布待測試劑時，一般采用浸泡-蒸發(fā)法和滴定-蒸發(fā)法。當采用浸泡-蒸發(fā)法時，可以在開放式活性基底的納米粗糙面或納米結(jié)構(gòu)上均勻吸附一層待分析物分子，但是這種方法所需要的試劑劑量大，同時浸泡耗費的時間往往需要幾個小時甚至更長。當采用滴定-蒸發(fā)法分布待分析物時，所需的試劑劑量在水平方向上只需要覆蓋活性基底整個表面，但其高度可能達到毫米量級，因此試劑用量仍舊較大；且該方法也同樣需要耗費較長的溶劑蒸發(fā)時間；此外，采用該方法在開放式活性基底上分布分子時，由于咖啡環(huán)效應等因素的影響，分子在活性基底上的分布不能達到很好的均勻性，從而影響所檢測到的拉曼散射信號的一致性；另外，從應用角度上說，采用蒸發(fā)法分布待分析物分子不適用于對液體環(huán)境有特殊要求的生物分子的活體檢測
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微流控表面增強拉曼散射檢測器件及其制備方法與應用。本發(fā)明提供的微流控表面增強拉曼散射檢測器件，由活性基底和含有微流通道的結(jié)構(gòu)層組成，在所述活性基底和所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的活性基底上設有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)；在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有至少一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口 ；所述位于所述微流通道腔內(nèi)的活性基底表面和所述納米凹孔表面均覆蓋一層金屬層。上述器件中，構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底；構(gòu)成所述金屬層的材料為金、鉬或銀；所述金屬層的厚度為5-50nm ;所述每個納米凹孔的直徑小于300nm，高度為IOOnm-I μ m，所述器件的長度和寬度均為10mm，所述微流道腔的寬度為1mm，深度為 10-50 μ m，優(yōu)選 20 和 50 μ mo本發(fā)明提供的制備微流控表面增強拉曼散射檢測器件的方法，包括如下步驟I)制備表面覆蓋有所述金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底；2)制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層；其中，所述微流通道的寬度不小于所述步驟I)所述納米凹孔結(jié)構(gòu)在所述活性基底上占據(jù)的寬度；3)將所述步驟I)所得活性基底與所述步驟2)所得結(jié)構(gòu)層對準貼合，所述微流通道與所述納米凹孔結(jié)構(gòu)之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有至少一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口，得到所述微流控表面增強拉曼散射檢測器件。該方法中，所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底；構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；構(gòu)成所述金屬層的材料為金、鉬或銀；所述金屬層的厚度為5-50nm ;所述每個納米凹孔的直徑小于300nm，高度為IOOnm-I μ m，所述器件的長度和寬度均為10mm，所述微流道腔的寬度為1mm，深度為10-50 μ m，優(yōu)選 20 和 50 μ mo所述步驟I)制備表面覆蓋有所述金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底的方法，包括如下步驟Γ)在襯底I表面旋涂一層光刻膠后，對所得光刻膠層進行前烘處理，然后在所述光刻膠層上曝光由光刻膠小圖形及其間隙共同組成的圖案，顯影后形成由所述光刻膠小圖形及其間隙共同組成的納米通道；2’)按照下述方法a)在所述步驟Γ)處理完畢的襯底I上制備得到初始納米柱，或按照下述方法b)在所述步驟I’ )處理完畢的襯底I上制備得到尺寸調(diào)控后的納米柱a)對所述步驟I’ )得到的所述由光刻膠小圖形及其間隙共同組成的納米通道用氧等離子體進行轟擊，在所述襯底I上生成均勻分布于所述襯底I上所述光刻膠小圖形對應位置的點狀納米材料結(jié)構(gòu)，再以所述點狀納米材料結(jié)構(gòu)為掩模，對所述襯底I進行各向異性刻蝕，在所述襯底I上得到垂直分布于所述襯底I上的所述初始納米柱；
b)在所述步驟a)得到的所述初始納米柱上通過低壓化學沉積方法沉積一層薄膜，并各向異性刻蝕掉相同厚度的所述薄膜層，在所述初始納米柱的表面包裹一層納米側(cè)墻，再以包裹所述納米側(cè)墻的所述初始納米柱為掩膜進行各向異性刻蝕，在所述襯底I上得到所述尺寸調(diào)控后的納米柱；3’)以聚二甲基硅氧烷預聚體澆注所述步驟2’)得到的所述初始納米柱或所述尺寸調(diào)控后的納米柱，使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化，然后將固化后的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷從所述襯底I上剝離，將剝離下的所述帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷的結(jié)構(gòu)面朝上貼于襯底3表面，在所述結(jié)構(gòu)面上旋涂一層光刻膠層，再進行曝光和顯影，顯影完畢后在所述聚二甲基硅氧烷表面濺射一層所述金屬層，再對所述光刻膠層進行背面曝光，用顯影液對所述金屬層進行剝離，剝離過程中將所述聚二甲基硅氧烷從所述平整透明襯底3上分離下來，得到所述表面覆蓋有所述金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底；
所述步驟2)制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層的方法，包括如下步驟4’)在襯底2表面旋涂一層光刻膠后，對所得光刻膠層進行前烘處理，然后在所述光刻膠層上曝光，顯影后得到與所述步驟I’ )所得圖案對應的光刻膠圖形；5’)以所述步驟4’)所得光刻膠圖形為掩模，對所述襯底2進行各向異性刻蝕，然后除去所述襯底2上的光刻膠圖形，得到微流通道模具；6’ )以聚二甲基硅氧烷預聚體澆注所述步驟5’ )所得微流通道模具，使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化，然后將固化后的聚二甲基硅氧烷從所述微流通道模具中剝離，并在微流通道相應位置制作至少一對入液口和出液口，得到所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層；所述步驟3)對準貼合步驟中，構(gòu)成所述金屬層的材料為金或鉬時，對準貼合的方法為先用氧等離子體轟擊所述步驟I)所得活性基底與所述步驟2)所得結(jié)構(gòu)層，再烘焙；構(gòu)成所述金屬層的材料為銀時，對準貼合的方法為先用氧等離子體轟擊所述步驟2)所得結(jié)構(gòu)層。所述步驟I’ )中，構(gòu)成所述襯底I的材料為單晶硅、多晶硅、氧化硅或氮化硅，優(yōu)選單晶硅或多晶硅；光刻膠小圖形用于形成活性基底中的納米凹孔結(jié)構(gòu)；小圖形之間的空隙用于形成平整金屬基底，最終作為計算檢測器件增強因子的參考基準；所用光刻膠可以為各種常用的正膠或負膠，所述正膠可以為瑞紅RZJ-304系列光刻膠、Shipley AZ系列光刻膠等，所述負膠可以為Microchem. Corp. SU-8系列光刻膠；所述光刻膠層的厚度為I 2μπι，優(yōu)選2μπι;所述前烘處理步驟中，溫度為98°C，時間為15分鐘；所述曝光步驟中，紫外光波長為365nm,強度為5. 4mW/cm2,時間為5_10秒；所述顯影步驟中，時間為20_40s,優(yōu)選30s ;所述間隙的寬度為20-300 μ m，優(yōu)選100 μ m ;所述步驟2’)方法a)轟擊步驟中，功率為200-300W，優(yōu)選250W，氧氣流速為10-50sccm，優(yōu)選30sccm，時間為5_10分鐘，優(yōu)選10分鐘；所述各向異性刻蝕步驟中，刻蝕功率為50-400W，優(yōu)選400W，刻蝕氣體為SF6和C4F8, SF6的流速為10_120sccm，優(yōu)選40sccm， C4F8的流速為10-120sccm，優(yōu)選90sccm，刻蝕時間為20_320s，優(yōu)選160s ;所述初始納米柱的高度為50-800nm,優(yōu)選400nm,直徑為5-10nm ；所述步驟2’)方法b)中，構(gòu)成所述薄膜的材料為二氧化硅、碳化硅或氮化硅，優(yōu)選二氧化硅；構(gòu)成所述納米側(cè)墻的材料為二氧化硅、碳化硅或氮化硅，優(yōu)選二氧化硅；所述薄膜的厚度為50-300nm，優(yōu)選100_200nm ;所述低壓化學氣相沉積步驟中，溫度為720°C，真空度為250mTorr，沉積時間為5分鐘-30分鐘，優(yōu)選10分鐘-20分鐘；所述各向異性刻蝕掉相同厚度的所述薄膜層步驟中，刻蝕掉的薄膜的厚度為50-300nm，優(yōu)選100_200nm ;所述以包裹所述納米側(cè)墻的所述初始納米柱為掩膜進行各向異性刻蝕步驟中，刻蝕氣體為SF6和C4F8, SF6的流速為40sccm，C4F8的流速為90sccm，刻蝕時間為200_600s，優(yōu)選400s ;所述尺寸調(diào)控后的納米柱的直徑為200-400nm，高度為400nm_3 μ m ；
所述步驟3’ )中，構(gòu)成所述襯底3的材料為玻璃或石英，優(yōu)選玻璃；所述使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化步驟中，溫度為50 80°C，優(yōu)選60°C，時間為30 120分鐘，優(yōu)選60分鐘；所述光刻膠層的厚度為I 2 μ m，優(yōu)選2 μ m ;所述曝光和背面曝光步驟中，紫外光波長均為365nm,強度均為5. 4mW/cm2,時間均為5_30s,分別優(yōu)選IOs和20s ;所述顯影步驟中，時間為20-40S，優(yōu)選30s ；所述步驟4’)中，構(gòu)成所述襯底2的材料為硅或玻璃，優(yōu)選硅；該步驟所用光刻膠可以為各種常用的正膠或負膠，所述正膠可以為瑞紅RZJ-304系列光刻膠、ShipleyAZ系列光刻膠等，所述負膠可以為Microchem. Corp. SU-8系列光刻膠；所述光刻膠層的厚度為I 2 μ m，優(yōu)選2 μ m ;所述前烘處理步驟中，溫度為98°C，時間為15分鐘；所述曝光步驟中，紫外光波長為365nm,強度為5. 4mW/cm2,時間為5_10s,優(yōu)選IOs ;所述顯影步驟中，時間為20-40s，優(yōu)選 30s ；所述步驟5’ )中，所述除去所述襯底2上的光刻膠圖形的方法為先進行氧等離子體轟擊再浸泡于有機溶劑中；所述轟擊步驟中，功率為200-300W，優(yōu)選250W，氧氣流速為10-50sccm，優(yōu)選30sccm，時間為10-20分鐘，優(yōu)選13分鐘；所述浸泡于有機溶劑步驟中，所述有機溶劑為丙酮，時間為5-20分鐘，優(yōu)選10分鐘；所述微流道模具的凸臺高度為10—50 μ m,優(yōu)選 20 μ m 和 50 μ m ;所述步驟6’ )中，所述使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化步驟中，溫度為50_80°C，優(yōu)選600C ;時間為30 120分鐘，優(yōu)選60分鐘；所述步驟3)所述氧等離子體轟擊步驟中，功率均為200-300W，優(yōu)選250W，氧氣流速均為10-50sccm，優(yōu)選30sccm，時間均為5_10s，優(yōu)選IOs ;所述烘焙步驟中，溫度為60-120°C，優(yōu)選120°C，時間為30分鐘-24小時，優(yōu)選2小時。本發(fā)明提供的利用上述微流控表面增強拉曼散射檢測器件對待分析物進行檢測的方法，包括如下步驟I)將待分析物從所述微流控表面增強拉曼散射檢測器件的入液口推入所述微流道中；2)所述待分析物充滿所述微流道并從所述出液口流出時，停止從所述入液口推入所述待分析物；3)將帶有所述待分析物的所述雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件置于拉曼光譜儀的測試平臺上，儀器調(diào)試完成后等待5-10分鐘，使待分析物分子均勻地落到所述表面增強拉曼散射活性基底表面的納米凹孔結(jié)構(gòu)上；4)采用拉曼光譜儀分別對檢測器件中不同的納米凹孔結(jié)構(gòu)位置和不同的平整金屬位置進行拉曼信號檢測，比較所得拉曼信號的重復性，通過比較所得拉曼信號的強度與被測試劑的濃度，再根據(jù)增強因子的經(jīng)驗公式，計算器件的增強因子，完成檢測。增強因子的經(jīng)驗公式為
其中，Nbulk和Nseks分別是受激光激發(fā)的溶液體相中被測分子的數(shù)目和吸附到基底表面的被測分子的數(shù)目；Ibulk和Iseks分別對應于兩種情況下拉曼光譜的強度。對應于本發(fā)明，由于所測試劑相同，測試條件相同，所以Nbulk和Nseks分別是平整金屬位置和納米凹孔位置的分子數(shù)，由于結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的器件內(nèi)不同測試位置的測試面積、溶 液高度都相等，所以Nbull^PNSEKS的比值僅取決于推入兩個相同器件的不同被測試劑的濃度之比，為一確定值，由此，增強因子取決于拉曼信號的強度之比。上述方法的步驟I)中，所述待分析物選自液體待分析物、膠體待分析物和氣體待分析物中的至少一種。所述液體待分析物選自下述至少一種物質(zhì)形成的溶液色素、染色齊 、藥物、農(nóng)藥、毒藥、營養(yǎng)液、飲品、細胞培養(yǎng)液和被污染的水源；所述膠體待分析物選自血液、蛋白質(zhì)、涂料、淀粉膠體和土壤膠體中的至少一種；所述氣體待分析物選自二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲醛、乙炔、乙烯、含懸浮顆粒的汽車尾氣和工廠排放的廢氣中的至少一種。本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明利用微流道結(jié)構(gòu)實現(xiàn)被檢測試劑在表面增強拉曼散射活性基底上的均勻分布，從而提高了表面增強拉曼散射檢測信號的一致性，較浸泡-蒸發(fā)法和滴定-蒸發(fā)法的檢測時間顯著縮短；2、本發(fā)明采用微流道結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)待分析物分子均勻分布的基礎上可有效減少甚至避免測試環(huán)境引入的噪聲，提高表面增強拉曼散射檢測信號的信噪比，從而可有效保障器件檢測信號的一致性；3、本發(fā)明以硬質(zhì)襯底上的納米柱結(jié)構(gòu)為模具，利用聚二甲基硅氧烷可以進行模具結(jié)構(gòu)的多次壓印“復制”，可以降低檢測器件的制作成本；4、本發(fā)明利用聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷之間的化學鍵進行鍵合，鍵合工藝簡單且鍵合力大，可以提高器件的成品率；5、本發(fā)明可通過設計不同的微流道結(jié)構(gòu)，制作一對或多對入液口 /出液口，可用于一種待分析物分子的測試或不同待分析物混合和反應前后的信號檢測與對比。總之，本發(fā)明制作的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件，可廣泛應用于生物、化學、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)等領域檢測液體待分析物和/或膠體待分析物和/或氣體待分析物。


圖I為本發(fā)明圖形化用于形成納米柱的分布在襯底I表面上的光刻膠小圖形及其間隙的示意圖；其中，I為襯底，4為光刻膠。圖2是本發(fā)明采用氧等離子體轟擊光刻膠在襯底I表面上引入點狀納米材料結(jié)構(gòu)的示意圖；其中，5為點狀納米材料結(jié)構(gòu)。圖3是本發(fā)明以點狀納米材料結(jié)構(gòu)為掩模各向異性刻蝕襯底I得到均勻分布于襯底I表面上的初始納米柱的示意圖；其中，11為初始納米柱。圖4是本發(fā)明在初始納米柱上經(jīng)過側(cè)墻工藝得到尺寸調(diào)控后納米柱的示意圖；其中，6為尺寸調(diào)控后的納米柱。圖5是本發(fā)明將聚二甲基硅氧烷預聚體均勻分布在初始納米柱或尺寸調(diào)控后的納米柱模具上的示意圖；其中，7為聚二甲基硅氧烷。圖6是本發(fā)明將固化后的聚二甲基硅氧烷從納米柱模具上揭開分離得到聚二甲基硅氧烷納米凹孔的示意圖；其中71為聚二甲基硅氧烷納米凹孔。圖7是本發(fā)明將分離后的聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)面朝上貼于平整透明襯底3表面上，并在聚二甲基硅氧烷納米凹孔結(jié)構(gòu)上光刻形成光刻膠圖形的示意圖；其中3為平整透明襯底。圖8是本發(fā)明在聚二甲基硅氧烷表面上濺射、剝離金屬形成活性基底的示意圖；其中8為金屬層。
圖9是本發(fā)明在襯底2上圖形化用于形成微流道模具的光刻膠的示意圖；其中，2為襯底。圖10是本發(fā)明以光刻膠為掩模各向異性刻蝕襯底2形成微流道模具并去除殘余光刻膠后的示意圖；其中，21為微流通道模具。圖11是本發(fā)明將聚二甲基硅氧烷預聚體均勻分布在微流通道模具上的示意圖。圖12是本發(fā)明將固化后的聚二甲基硅氧烷從微流通道模具上揭開分離的示意圖；其中，72為聚二甲基硅氧烷微流通道。圖13是本發(fā)明提供的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，73為入液口 /出液口 ；8為金屬層；9為含有微流通道的結(jié)構(gòu)層；10為微流通道腔；11為活性基底。圖14是本發(fā)明制備的通過壓印“復制”得到的聚二甲基硅氧烷納米凹孔結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。圖15是在本發(fā)明提供的微流控表面增強拉曼散射檢測器件活性基底上的納米凹孔對應位置檢測2. I X IO-6M和4. 2 X IO-2M的的羅丹明6G溶液時得到的拉曼散射光譜譜線的對比結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。實施例I制備表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底I’ )在硅襯底I的表面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版I照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，形成由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道，間隙寬度為100 μ m,如圖I所示；2’ )將步驟I’ )所得帶有由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道的硅襯底I放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對光刻膠進行10分鐘的轟擊，在硅襯底I上生成均勻分布于襯底I上光刻膠小圖形對應位置的點狀納米材料結(jié)構(gòu)，如圖2所示；緊接著，將該具有點狀納米材料結(jié)構(gòu)的硅襯底I放入功率為400W，SF6和C4F8流速分別為40和90SCCm的反應離子刻蝕機的腔體中，以點狀納米材料為掩模，對硅襯底I進行各向異性刻蝕160s，在硅襯底I上形成高度為400nm、直徑為5 IOnm的初始硅納米柱，各納米柱垂直于硅襯底I并均勻地分布在襯底I表面上，如圖3所示；3’ )以步驟2’ )所得帶有初始硅納米柱的硅襯底I為模具，將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒 在該模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化(如圖5所示)，再將固化后的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷從襯底I上剝離(如圖6所示)，將剝離下的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷層結(jié)構(gòu)面朝上貼在平整玻璃襯底3上，并在該結(jié)構(gòu)面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠(如圖7所示)，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版2照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，在上述帶有光刻膠圖形的聚二甲基硅氧烷層上濺射5nm厚的金，并用波長為365nm、強度為5. 4mW/cm2的紫外光透過玻璃襯底3背面照射20s進行曝光后，置于RZJ-304正性光刻膠的顯影液中浸泡3小時對金屬金層進行剝離，剝離過程中聚二甲基硅氧烷從襯底3上分離下來，得到表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I)，如圖8所示；制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層(也即聚二甲基硅氧烷微流道結(jié)構(gòu)層2)4’)在硅襯底2的表面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版照射10s，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s，形成與硅襯底I表面相同的微流道形狀的光刻膠圖形，如圖9所示；5’ )將步驟4’ )所得具有光刻膠圖形的硅襯底2放入功率為600W，SF6X4F8和O2流速分別為130、100和19. 5sccm，腔體壓力為15mTorr的反應離子刻蝕機的腔體中，以光刻膠圖形為掩模，對硅襯底2進行各向異性刻蝕，隨后將硅襯底2置于氧等離子體轟擊腔體中，設備功率為250W，氧氣流速為30SCCm，轟擊時間為13分鐘，去除模具表面受刻蝕影響的薄層光刻膠，再浸泡于丙酮10分鐘去除模具表面的全部光刻膠，在硅襯底2上形成凸臺高度為50 μ m,寬度為Imm的微流道模具，如圖10所示；6’ )將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒在步驟5)所得微流道模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化；將固化后的帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷從該微流道模具中剝離，如圖12所示，并在微流道上的相應位置制作一對入液口 /出液口，得到帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2),如圖13所示；制備雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件7’)將步驟6’)所得具有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2)和步驟3)所得基于聚二甲基硅氧烷納米凹孔結(jié)構(gòu)的開放式表面增強拉曼散射活性基底(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I)，放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I和聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面進行IOs的轟擊，并迅速將聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I和聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面對準貼合，并在120°C烘箱中烘焙2小時，使兩層聚二甲基硅氧烷完全鍵合；最后，在入液口 /出液口位置安插入液管/出液管，得到本發(fā)明提供的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件。該器件由活性基底和含有微流通道的結(jié)構(gòu)層組成，在所述活性基底和所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的活性基底上設有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)；在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口 ；所述位于所述微流通道腔內(nèi)的活性基底表面和所述納米凹孔表面均覆蓋一層金屬層。構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底；構(gòu)成所述金屬層的材料為金；所述金屬層的厚度為5nm ;每個納米凹孔的直徑小于5nm，高度為100-300nm，整體器件的長和寬均為10mm，微流道腔的寬度為1mm，深度為50 μ m。實施例2制備表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底 I’ )在硅襯底I的表面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版I照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，形成由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道，間隙寬度為100 μ m,如圖I所示；2’ )將步驟I’ )所得帶有由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道的硅襯底I放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對光刻膠進行10分鐘的轟擊，在硅襯底I上生成均勻分布于襯底I上光刻膠小圖形對應位置的點狀納米材料結(jié)構(gòu)，如圖2所示；緊接著，將該具有點狀納米材料結(jié)構(gòu)的硅襯底I放入功率為400W，SF6和C4F8流速分別為40和90SCCm的反應離子刻蝕機的腔體中，以點狀納米材料為掩模，對硅襯底I進行各向異性刻蝕160s，在硅襯底I上形成高度為400nm、直徑為5 IOnm的初始硅納米柱，各納米柱垂直于硅襯底I并均勻地分布在襯底I表面上，如圖3所示；然后，在該初始硅納米柱表面上通過低壓化學氣相沉積(溫度為720°C，真空度為250mTorr，沉積時間為20分鐘)一層厚度為200nm的SiO2薄膜，并各向異性刻蝕掉200nm厚度的SiO2薄膜，使初始硅納米柱的表面包裹一層SiO2納米側(cè)墻，再以之為各向異性刻蝕的掩模，在功率為400W、SF6和C4F8流速分別為40和90SCCm的反應離子刻蝕機的腔體中各向異性刻蝕硅400s，即在襯底I上得到尺寸調(diào)控后的硅納米柱，納米柱的高度為I μ m，直徑范圍為200-400nm,如圖4所示；3’ )以步驟2’ )所得帶有尺寸調(diào)控后的納米柱的硅襯底I為模具，將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒在該模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化(如圖5所示)，再將固化后的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷從襯底I上剝離(如圖6所示)，將剝離下的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷層結(jié)構(gòu)面朝上貼在平整玻璃襯底3上，并在該結(jié)構(gòu)面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠(如圖7所示)，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版2照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，在上述帶有光刻膠圖形的聚二甲基硅氧烷層上濺射50nm厚的金，并用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過玻璃襯底3背面照射20s進行曝光后，置于RZJ-304正性光刻膠的顯影液中浸泡3小時對金屬金層進行剝離，剝離過程中聚二甲基硅氧烷從襯底3上分離下來，得到表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I)，如圖8所示；制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層(也即聚二甲基硅氧烷微流道結(jié)構(gòu)層2)4’)在硅襯底2的表面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版照射10s，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s，形成與硅襯底I表面相同的微流道形狀的光刻膠圖形，如圖9所示；5’ )將步驟4’ )所得具有光刻膠圖形的硅襯底2放入功率為600W，SF6X4F8和O2流速分別為130、100和19. 5sccm，腔體壓力為15mTorr的反應離子刻蝕機的腔體中，以光刻膠圖形為掩模，對硅襯底2進行各向異性刻蝕，隨后將硅襯底2置于氧等離子體轟擊腔體中，設備功率為250W，氧氣流速為30SCCm，轟擊時間為13分鐘，去除模具表面受刻蝕影響的 薄層光刻膠，再浸泡于丙酮10分鐘去除模具表面的全部光刻膠，在硅襯底2上形成凸臺高度為20 μ m,寬度為Imm的微流道模具,如圖10所示；6’ )將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒在步驟5)所得微流道模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化；將固化后的帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷從該微流道模具中剝離，如圖12所示，并在微流道上的相應位置制作一對入液口 /出液口，得到帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2),如圖13所示；制備雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件7’)將步驟6’)所得具有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2)和步驟3’ )所得基于聚二甲基硅氧烷納米凹孔結(jié)構(gòu)的開放式表面增強拉曼散射活性基底(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I)，放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I和聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面進行IOs的轟擊，并迅速將聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I和聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面對準貼合，并在120°C烘箱中烘焙2小時，使兩層聚二甲基硅氧烷完全鍵合；最后，在入液口 /出液口位置安插入液管/出液管，得到本發(fā)明提供的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件。該器件由活性基底和含有微流通道的結(jié)構(gòu)層組成，在所述活性基底和所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的活性基底上設有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)；在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口 ；所述位于所述微流通道腔內(nèi)的活性基底表面和所述納米凹孔表面均覆蓋一層金屬層。構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底；構(gòu)成所述金屬層的材料為金；所述金屬層的厚度為50nm ;每個納米凹孔的直徑150-350nm，高度為I μ m,整體器件的長和寬均為10mm，微流道腔的寬度為1mm，深度為20 μ m。實施例3、制備表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底I’ )在硅襯底I的表面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版I照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，形成由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道，間隙寬度為100 μ m,如圖I所示；2’ )將步驟I’ )所得帶有由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道的硅襯底I放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對光刻膠進行10分鐘的轟擊，在硅襯底I上生成均勻分布于襯底I上光刻膠小圖形對應位置的點狀納米材料結(jié)構(gòu)，如圖2所示；緊接著，將該具有點狀納米材料結(jié)構(gòu)的硅襯底I放入功率為400W，SF6和C4F8流速分別為40和90SCCm的反應離子刻蝕機的腔體中，以點狀納米材料為掩模，對硅襯底I進行各向異性刻蝕160s，在硅襯底I上形成高度為400nm、直徑為5 IOnm的初始硅納米柱，各納米柱垂直于硅襯底I并均勻地分布在襯底I表面上，如圖3所示；3’ )以步驟2’ )所得帶有初始硅納米柱的硅襯底I為模具，將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒在該模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅 氧烷交聯(lián)固化(如圖5所示)，再將固化后的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷從襯底I上剝離(如圖6所示)，將剝離下的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷層結(jié)構(gòu)面朝上貼在平整玻璃襯底3上，并在該結(jié)構(gòu)面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠(如圖7所示)，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版2照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，在上述帶有光刻膠圖形的聚二甲基硅氧烷層上濺射5nm厚的銀，并用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過玻璃襯底3背面照射20s進行曝光后，置于RZJ-304正性光刻膠的顯影液中浸泡3小時對金屬銀層進行剝離，剝離過程中聚二甲基硅氧烷從襯底3上分離下來，得到表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I)，如圖8所示；制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層(也即聚二甲基硅氧烷微流道結(jié)構(gòu)層2)4’)在硅襯底2的表面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版照射10s，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s，形成與硅襯底I表面相同的微流道形狀的光刻膠圖形，如圖9所示；5’ )將步驟4’ )所得具有光刻膠圖形的硅襯底2放入功率為600W，SF6X4F8和O2流速分別為130、100和19. 5sccm，腔體壓力為15mTorr的反應離子刻蝕機的腔體中，以光刻膠圖形為掩模，對硅襯底2進行各向異性刻蝕，隨后將硅襯底2置于氧等離子體轟擊腔體中，設備功率為250W，氧氣流速為30SCCm，轟擊時間為13分鐘，去除模具表面受刻蝕影響的薄層光刻膠，再浸泡于丙酮10分鐘去除模具表面的全部光刻膠，在硅襯底2上形成凸臺高度為50 μ m,寬度為Imm的微流道模具，如圖10所示；6’)將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒在步驟5’)所得微流道模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化；將固化后的帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷從該微流道模具中剝離，如圖12所示，并在微流道上的相應位置制作一對入液口 /出液口，得到帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2),如圖13所示；制備雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件7’)將步驟6’)所得具有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2)放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面進行IOs的轟擊，并迅速將聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I和聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面對準貼合，最后，在入液口 /出液口位置安插入液管/出液管，得到本發(fā)明提供的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件。該器件由活性基底和含有微流通道的結(jié)構(gòu)層組成，在所述活性基底和所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的活性基底上設有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)；在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口 ；所述位于所述微流通道腔內(nèi)的活性基底表面和所述納米凹孔表面均覆蓋一層金屬層。構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底；構(gòu)成所述金屬層的材料為銀；所述金屬層的厚度為5nm ;每個納米凹孔的直徑小于5nm，高度為 100-300nm，整體器件的長和寬均為10mm，微流道腔的寬度為1mm，深度為50 μ m。實施例4、制備表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底I’ )在硅襯底I的表面上旋涂厚度為2μπι的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版I照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，形成由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道，間隙寬度為100微米，如圖I所示；2’ )將步驟I’ )所得帶有由多個光刻膠小圖形及其間隙共同構(gòu)成的納米通道的硅襯底I放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對光刻膠進行10分鐘的轟擊，在硅襯底I上生成均勻分布于襯底I上光刻膠小圖形對應位置的點狀納米材料結(jié)構(gòu)，如圖2所示；緊接著，將該具有點狀納米材料結(jié)構(gòu)的硅襯底I放入功率為400W，SF6和C4F8流速分別為40和90SCCm的反應離子刻蝕機的腔體中，以點狀納米材料為掩模，對硅襯底I進行各向異性刻蝕80s，在硅襯底I上形成高度為400nm、直徑為5 IOnm的初始硅納米柱，各納米柱垂直于硅襯底I并均勻地分布在襯底I表面上，如圖3所示；然后，在該初始硅納米柱表面上通過低壓化學氣相沉積(溫度為720°C，真空度為250mTorr,沉積時間為20分鐘)一層厚度為200nm的SiO2薄膜，并再各向異性刻蝕掉200nm厚度的SiO2薄膜，使初始硅納米柱的表面包裹一層SiO2納米側(cè)墻，再以之為各向異性刻蝕的掩模，在功率為400W、SF6和C4F8流速分別為40和90SCCm的反應離子刻蝕機的腔體中各向異性刻蝕硅400s，即在襯底I上得到尺寸調(diào)控后的硅納米柱，納米柱的高度為I μ m，直徑范圍為200-400nm,如圖4所示；3’ )以步驟2’ )所得帶有尺寸調(diào)控后的納米柱的硅襯底I為模具，將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒在該模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化(如圖5所示)，再將固化后的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷從襯底I上剝離(如圖6所示)，將剝離下的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷層結(jié)構(gòu)面朝上貼在平整玻璃襯底3上，并在該結(jié)構(gòu)面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠(如圖7所示)，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版2照射IOs進行曝光，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s后，在上述帶有光刻膠圖形的聚二甲基硅氧烷層上濺射50nm厚的銀，并用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過玻璃襯底3背面照射20s進行曝光后，置于RZJ-304正性光刻膠的顯影液中浸泡3小時對金屬銀層進行剝離，剝離過程中聚二甲基硅氧烷從襯底3上分離下來，得到表面覆蓋有金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I)，如圖8所示；制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層(也即聚二甲基硅氧烷微流道結(jié)構(gòu)層2)4’)在硅襯底2的表面上旋涂厚度為2 μ m的RZJ-304正性光刻膠，在98°C烘箱中前烘15分鐘，用波長為365nm、強度為5. 4mff/cm2的紫外光透過掩模版照射10s，在RZJ-304正性光刻膠的顯影液中顯影30s，形成與硅襯底I表面相同的微流道形狀的光刻膠圖形，如圖9所示；
5’ )將步驟4’ )所得具有光刻膠圖形的硅襯底2放入功率為600W，SF6X4F8和O2流速分別為130、100和19. 5sccm，腔體壓力為15mTorr的反應離子刻蝕機的腔體中，以光刻膠圖形為掩模，對硅襯底2進行各向異性刻蝕，隨后將硅襯底2置于氧等離子體轟擊腔體中，設備功率為250W，氧氣流速為30SCCm，轟擊時間為13分鐘，去除模具表面受刻蝕影響的薄層光刻膠，再浸泡于丙酮10分鐘去除模具表面的全部光刻膠，在硅襯底2上形成凸臺高度為20 μ m,寬度為Imm的微流道模具,如圖10所示；6’)將充分混合并已去除氣泡的聚二甲基硅氧烷預聚體倒在步驟5’)所得微流道模具上，在60°C的烘箱中烘焙60分鐘使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化；將固化后的帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷從該微流道模具中剝離，如圖12所示，并在微流道上的相應位置制作一對入液口 /出液口，得到帶有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2),如圖13所示；制備雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件7’)將步驟6’)所得具有微流道結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(也即聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2)放入功率為250W，氧氣流速為30SCCm的氧等離子體轟擊腔體中，對聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面進行IOs的轟擊，并迅速將聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層I和聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)層2的鍵合面對準貼合，使兩層聚二甲基硅氧烷完全鍵合；最后，在入液口 /出液口位置安插入液管/出液管，得到本發(fā)明提供的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件。該器件由活性基底和含有微流通道的結(jié)構(gòu)層組成，在所述活性基底和所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的活性基底上設有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)；在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口 ；所述位于所述微流通道腔內(nèi)的活性基底表面和所述納米凹孔表面均覆蓋一層金屬層。構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底；構(gòu)成所述金屬層的材料為銀；所述金屬層的厚度為50nm ;每個納米凹孔的直徑150-350nm，高度為I μ m,整體器件的長和寬均為10mm，微流道腔的寬度為1mm，深度為20 μ m。實施例5、利用微流控表面增強拉曼散射檢測器件對羅丹明6G溶液進行檢測I)將羅丹明6G溶液從實施例3或4制備所得微流控表面增強拉曼散射檢測器件的入液口推入微流道中；2)羅丹明6G溶液充滿微流道并從出液口流出時，停止從入液口推入羅丹明6G溶液；3)將帶有羅丹明6G溶液的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件置于拉曼光譜儀的測試平臺上，儀器調(diào)試完成后等待5-10分鐘，使羅丹明6G溶液分子均勻地落到表面增強拉曼散射活性基底表面的納米凹孔結(jié)構(gòu)上；4)采用拉曼光譜儀分別對檢測器件中不同的納米凹孔結(jié)構(gòu)位置和不同的平整金屬位置進行拉曼信號檢測，比較所得拉曼信號的重復性，通過比較所得拉曼信號的強度以計算器件的增強因子，完成檢測。圖15是在本發(fā)明提供的微流控表面增強拉曼散射檢測器件活性基底上的納米凹孔對應位置檢測2. I X IO-6M和4. 2 X IO-2M的的羅丹明6G溶液時得到的拉曼散射光譜譜線的對比結(jié)果。取峰值位置1360CHT1處的散射強度比7. 3，用于增強因子的計算(詳細計算 過程為EF = (ISEES/Ibulk) X (Nbulk/NSEES)其中Iseks和Ibulk分別是納米凹孔位置和平整金屬位置同一峰值位置(UeOcnT1)的散射強度，Nbulk和Nseks分別表示測試溶液中的分子數(shù)，其比值為兩種試劑的濃度的比值)，得到基于聚二甲基硅氧烷納米凹孔結(jié)構(gòu)的開放式表面增強拉曼散射活性基底的增強因子為7. 3 X IO6量級。
權(quán)利要求
1.一種微流控表面增強拉曼散射檢測器件，由活性基底和含有微流通道的結(jié)構(gòu)層組成，在所述活性基底和所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的活性基底上設有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)；在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有至少一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口 ；所述位于所述微流通道腔內(nèi)的活性基底表面和所述納米凹孔表面均覆蓋一層金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的器件，其特征在于構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底；構(gòu)成所述金屬層的材料為金、鉬或銀；所述金屬層的厚度為5-50nm ;所述每個納米凹孔的直徑小于300nm，高度為IOOnm-I μ m，所述器件的長度和寬度均為10mm，所述微流道腔的寬度為1mm，深度為10-50 μ m,優(yōu)選20和50 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的器件，其特征在于所述微流控表面增強拉曼散射檢測器件是按照權(quán)利要求4-7任一所述方法制備而得。
4.一種制備權(quán)利要求I或2任一所述微流控表面增強拉曼散射檢測器件的方法，包括如下步驟 1)制備表面覆蓋有所述金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底； 2)制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層；其中，所述微流通道的寬度不小于所述步驟I)所述納米凹孔結(jié)構(gòu)在所述活性基底上占據(jù)的寬度； 3)將所述步驟I)所得活性基底與所述步驟2)所得結(jié)構(gòu)層對準貼合，所述微流通道與所述納米凹孔結(jié)構(gòu)之間形成微流通道腔，在對應于所述微流通道腔的含有微流通道的結(jié)構(gòu)層上設有至少一對均與所述微流通道腔相通的入液口和出液口，得到所述微流控表面增強拉曼散射檢測器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述所有納米凹孔在所述活性基底上占據(jù)的寬度不大于所述微流通道的寬度；所述納米凹孔均勻分布在所述活性基底上，且所述納米凹孔的高垂直于所述活性基底； 構(gòu)成所述活性基底和微流通道層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷；構(gòu)成所述金屬層的材料為金、鉬或銀；所述金屬層的厚度為5-50nm ;所述每個納米凹孔的直徑小于300nm，高度為IOOnm-I μ m，所述器件的長度和寬度均為10mm，所述微流道腔的寬度為1mm，深度為10-50 μ m，優(yōu)選 20 和 50 μ mo
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述步驟I)制備表面覆蓋有所述金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底的方法，包括如下步驟 Γ)在襯底I表面旋涂一層光刻膠后，對所得光刻膠層進行前烘處理，然后在所述光刻膠層上曝光由光刻膠小圖形及其間隙共同組成的圖案，顯影后形成由所述光刻膠小圖形及其間隙共同組成的納米通道； 2’)按照下述方法a)在所述步驟Γ)處理完畢的襯底I上制備得到初始納米柱，或按照下述方法b)在所述步驟I’ )處理完畢的襯底I上制備得到尺寸調(diào)控后的納米柱 a)對所述步驟I’ )得到的所述由光刻膠小圖形及其間隙共同組成的納米通道用氧等離子體進行轟擊，在所述襯底I上生成均勻分布于所述襯底I上所述光刻膠小圖形對應位置的點狀納米材料結(jié)構(gòu)，再以所述點狀納米材料結(jié)構(gòu)為掩模，對所述襯底I進行各向異性刻蝕，在所述襯底I上得到垂直分布于所述襯底I上的所述初始納米柱； b)在所述步驟a)得到的所述初始納米柱上通過低壓化學沉積方法沉積一層薄膜，并各向異性刻蝕掉相同厚度的所述薄膜層，在所述初始納米柱的表面包裹一層納米側(cè)墻，再以包裹所述納米側(cè)墻的所述初始納米柱為掩膜進行各向異性刻蝕，在所述襯底I上得到所述尺寸調(diào)控后的納米柱； 3’)以聚二甲基硅氧烷預聚體澆注所述步驟2’)得到的所述初始納米柱或所述尺寸調(diào)控后的納米柱，使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化，然后將固化后的帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷從所述襯底I上剝離，將剝離下的所述帶有納米凹孔的聚二甲基硅氧烷的結(jié)構(gòu)面朝上貼于襯底3表面，在所述結(jié)構(gòu)面上旋涂一層光刻膠層，再進行曝光和顯影，顯影完畢后在所述聚二甲基硅氧烷表面濺射一層所述金屬層，再對所述光刻膠層進行背面曝光，用顯影液對所述金屬層進行剝離，剝離過程中將所述聚二甲基硅氧烷從所述平整透明襯底3上分離下來，得到所述表面覆蓋有所述金屬層的含有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)的活性基底； 所述步驟2)制備含有微流通道的結(jié)構(gòu)層的方法，包括如下步驟 4’)在襯底2表面旋涂一層光刻膠后，對所得光刻膠層進行前烘處理，然后在所述光刻膠層上曝光，顯影后得到與所述步驟I’ )所得圖案對應的光刻膠圖形； 5’)以所述步驟4’)所得光刻膠圖形為掩模，對所述襯底2進行各向異性刻蝕，然后除去所述襯底2上的光刻膠圖形，得到微流通道模具； 6’ )以聚二甲基硅氧烷預聚體澆注所述步驟5’ )所得微流通道模具，使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化，然后將固化后的聚二甲基硅氧烷從所述微流通道模具中剝離，并在微流通道相應位置制作至少一對入液口和出液口，得到所述含有微流通道的結(jié)構(gòu)層； 所述步驟3)對準貼合步驟中，構(gòu)成所述金屬層的材料為金或鉬時，對準貼合的方法為先用氧等離子體轟擊所述步驟I)所得活性基底與所述步驟2)所得結(jié)構(gòu)層，再烘焙；構(gòu)成所述金屬層的材料為銀時，對準貼合的方法為先用氧等離子體轟擊所述步驟2)所得結(jié)構(gòu)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟I’ )中，構(gòu)成所述襯底I的材料為單晶硅、多晶硅、氧化硅或氮化硅，優(yōu)選單晶硅或多晶硅；所述光刻膠層的厚度為I 2μπι，優(yōu)選2μπι;所述前烘處理步驟中，溫度為98°C，時間為15分鐘；所述曝光步驟中，紫外光波長為365nm,強度為5. 4mW/cm2,時間為5_10秒；所述顯影步驟中，時間為20_40s,優(yōu)選30s ;所述間隙的寬度為20-300 μ m，優(yōu)選100 μ m ; 所述步驟2’)方法a)轟擊步驟中，功率為200-300W，優(yōu)選250W，氧氣流速為10-50sccm，優(yōu)選30sccm，時間為5_10分鐘，優(yōu)選10分鐘；所述各向異性刻蝕步驟中，刻蝕功率為50-400W，優(yōu)選400W，刻蝕氣體為SF6和C4F8, SF6的流速為10_120sccm，優(yōu)選40sccm，C4F8的流速為10-120sccm，優(yōu)選90sccm，刻蝕時間為20_320s，優(yōu)選160s ;所述初始納米柱的高度為50-800nm,優(yōu)選400nm,直徑為5-10nm ； 所述步驟2’ )方法b)中，構(gòu)成所述薄膜的材料為二氧化硅、碳化硅或氮化硅，優(yōu)選二氧化硅；構(gòu)成所述納米側(cè)墻的材料為二氧化硅、碳化硅或氮化硅，優(yōu)選二氧化硅；所述薄膜的厚度為50-300nm，優(yōu)選100_200nm ;所述低壓化學氣相沉積步驟中，溫度為720°C，真空度為250mTorr,沉積時間為5分鐘-30分鐘，優(yōu)選10分鐘-20分鐘；所述各向異性刻蝕掉相同厚度的所述薄膜層步驟中，刻蝕掉的薄膜的厚度為50-300nm，優(yōu)選100_200nm ;所述以包裹所述納米側(cè)墻的所述初始納米柱為掩膜進行各向異性刻蝕步驟中，刻蝕氣體為SF6和C4F8,SF6的流速為40sccm，C4F8的流速為90sccm，刻蝕時間為200_600s，優(yōu)選400s ;所述尺寸調(diào)控后的納米柱的直徑為200-400nm,高度為400nm_3 μ m ； 所述步驟3’)中，構(gòu)成所述襯底3的材料為玻璃或石英，優(yōu)選玻璃；所述使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化步驟中，溫度為50 80°C，優(yōu)選60°C，時間為30 120分鐘，優(yōu)選60分鐘；所述光刻膠層的厚度為I 2 μ m，優(yōu)選2 μ m ;所述曝光和背面曝光步驟中，紫外光波長均為365nm,強度均為5. 4mff/cm2,時間均為5_30s,分別優(yōu)選IOs和20s ;所述顯影步驟中，時間為20-40s，優(yōu)選 30s ； 所述步驟4’)中，構(gòu)成所述襯底2的材料為硅或玻璃，優(yōu)選硅；所述光刻膠層的厚度為I 2 μ m，優(yōu)選2 μ m ;所述前烘處理步驟中，溫度為98°C，時間為15分鐘；所述曝光步驟中，紫外光波長為365nm,強度為5. 4mW/cm2,時間為5_10s,優(yōu)選IOs ;所述顯影步驟中，時間為20-40s，優(yōu)選 30s ； 所述步驟5’ )中，所述除去所述襯底2上的光刻膠圖形的方法為先進行氧等離子體轟擊再浸泡于有機溶劑中；所述轟擊步驟中，功率為200-300W，優(yōu)選250W，氧氣流速為10-50sccm，優(yōu)選30sccm，時間為10-20分鐘，優(yōu)選13分鐘；所述浸泡于有機溶劑步驟中，所述有機溶劑為丙酮，時間為5-20分鐘，優(yōu)選10分鐘；所述微流道模具的凸臺高度為10—50 μ m,優(yōu)選 20 μ m 和 50 μ m ; 所述步驟6’)中，所述使聚二甲基硅氧烷交聯(lián)固化步驟中，溫度為50-80°C，優(yōu)選60°C;時間為30 120分鐘，優(yōu)選60分鐘； 所述步驟3)所述氧等離子體轟擊步驟中，功率均為200-300W，優(yōu)選250W，氧氣流速均為10-50sccm，優(yōu)選30sccm，時間均為5_10s，優(yōu)選IOs ;所述烘焙步驟中，溫度為60_120°C，優(yōu)選120°C，時間為30分鐘-24小時，優(yōu)選2小時。
8.一種利用權(quán)利要求1-3任一所述微流控表面增強拉曼散射檢測器件對待分析物進行檢測的方法，包括如下步驟 1)將待分析物從所述微流控表面增強拉曼散射檢測器件的入液口推入所述微流道中； 2)所述待分析物充滿所述微流道并從所述出液口流出時，停止從所述入液口推入所述待分析物； 3)將帶有所述待分析物的所述雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件置于拉曼光譜儀的測試平臺上，儀器調(diào)試完成后等待5-10分鐘，使待分析物分子均勻地落到所述表面增強拉曼散射活性基底表面的納米凹孔結(jié)構(gòu)上； 4)采用拉曼光譜儀分別對檢測器件中不同的納米凹孔結(jié)構(gòu)位置和不同的平整金屬位置進行拉曼信號檢測，比較所得拉曼信號的重復性，通過比較所得拉曼信號的強度與被測試劑的濃度，再根據(jù)增強因子的經(jīng)驗公式，計算器件的增強因子，完成檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，所述待分析物選自液體待分析物、膠體待分析物和氣體待分析物中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述液體待分析物選自下述至少一種物質(zhì)形成的溶液色素、染色劑、藥物、農(nóng)藥、毒藥、營養(yǎng)液、飲品、細胞培養(yǎng)液和被污染的水源； 所述膠體待分析物選自血液、蛋白質(zhì)、涂料、淀粉膠體和土壤膠體中的至少一種；所述氣體待分析物選自二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲醛、乙炔、乙烯、含懸浮顆粒 的汽車尾氣和工廠排放的廢氣中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微流控表面增強拉曼散射檢測器件及其制備方法與應用。該器件由活性基底和含有微流通道的結(jié)構(gòu)層組成，在活性基底和結(jié)構(gòu)層之間形成微流通道腔，在對應于微流通道腔的活性基底上設有若干個納米凹孔結(jié)構(gòu)；在對應于微流通道腔的結(jié)構(gòu)層上設有至少一對均與微流通道腔相通的入液口和出液口；位于所述微流通道腔內(nèi)的活性基底表面和所述納米凹孔表面均覆蓋一層金屬層。該器件成品率高、成本低廉、檢測一致性好、無噪聲干擾、可實時監(jiān)測的雙層聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)微流控表面增強拉曼散射檢測器件。該微流控檢測器件可用于氣態(tài)、膠體尤其是液態(tài)環(huán)境中待分析物的檢測。
文檔編號G01N21/65GK102788777SQ20111013103
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者呂芃芃, 吳文剛, 毛海央 申請人:北京大學