基于MEMS与AFM的纳米管道系统制作方法研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王志迁 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-11-25 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 导师 | 童兆宏 ; 董再励 |
| 关键词 | 原子力显微镜 纳米管道 纳流控 微流控 阳极键合 |
| 其他题名 | Research on the MEMS and AFM Based Fabrication Method of Nanofluidic Channel Systems |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 中文摘要 | 微纳米技术被认为是21世纪科技发展的新动力。近年来发展起来的微流控芯片技术在降低生物试剂成本、提高效率、改善分析精度、提高生物学、医学研究水平等方面起到了重要作用，极大促进了相关领域的科学技术发展。随着技术进步，生物医学技术已开始发展到分子、DNA、蛋白质等纳米尺度水平，需要更高灵敏度的检测分析技术，因此更小尺度的芯片技术——“纳流控”开始成为新的技术发展热点。 本论文以纳米制造和生物医学领域技术发展需求为背景，围绕“纳流控”芯片制造技术所涉及的科学问题和实现技术，重点开展了面向“纳流控”系统制造的关键技术研究。 本文的主要研究内容包括：具有自配准电极的纳米管道系统设计，基于原子力显微镜（atomic force microscope, AFM）操作的纳米沟道加工方法，纳米管道封装方法，纳米管道通畅性测试技术，实验系统构建和实验方法等。主要工作如下： l 运用微机电系统（micro-electro-mechanical systems, MEMS）加工工艺和纳流控芯片工作机理，完成了具有微沟道、微储液池和微电极结构的硅基微芯片的设计和制作。 l 运用原子力显微镜纳米操作机器人技术，通过开展探针刻划加工控制方法和实验研究，构建了基于探针刻划技术的纳米沟道加工深度与压力关系模型，构建了加工摩擦力和压力的关系模型，实现了轨迹重复的纳米沟道可控加工，为基于原子力显微镜操作的纳米沟道加工提供了理论指导和实验参考。 l 运用原子力显微镜探针刻划加工技术，在具有电极阵列的硅基微沟道芯片上，研究了纳米沟道可控加工方法，实现了具有纳米间隙自配准电极阵列的22nm深纳米沟道芯片的加工。 l 研究了玻璃-硅材料的阳极键合方法，搭建了阳极键合平台，实验研究得出了500nm厚二氧化硅的合适键合条件（温度、电压和时间）；同时，系统研究了纳米厚度的金电极电导与键合温度和时间的关系。通过实验分析研究，得出采用钛/铂双层结构和适宜的键合温度，有效实现了具有自配准电极阵列的纳米管道芯片封装。 l 使用异硫氰酸荧光素溶液（fluorescein isothiocyanate, FITC），在负压条件下进行了纳米管道系统的通畅性研究，实验表明上述加工方法实现的纳米管道系统是通畅的。 l 构建了基于带电纳米颗粒的纳米管道通畅测试实验平台，完成了粒子通过信号测试实验研究，实验表明，带电粒子通过具有自配准电极阵列的纳米管道系统具有明显的电信号响应。 本文的研究工作，为制造纳流控芯片提供了一条可行的技术途径，对原子力显微镜纳米加工技术的进一步发展具有一定的理论参考及实践指导意义。 |
| 索取号 | TB383/W39/2011 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-07-27 |
| 分类号 | TB383 |
| 源URL | [http://ir.sia.ac.cn/handle/173321/9383]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_机器人学研究室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王志迁. 基于MEMS与AFM的纳米管道系统制作方法研究[D]. 中国科学院沈阳自动化研究所. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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