【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳结构制造，具体来说是细菌包埋的微纳结构基底及其制备方法和应用。
技术介绍
1、石英玻璃具有优异的光学性能，不仅可见光透光度特别好，而且透紫外线和红外线。石英玻璃是良好的耐酸材料，除氢氟酸和300℃以上的热磷酸外，在高温下，它能耐硫酸、硝酸、盐酸、王水、中性盐类、碳和硫的侵蚀，其化学稳定性相当于耐酸陶瓷的30倍，相当于镍铬合金和陶瓷的150倍，且具有耐高温、耐热震、热膨胀系数特别小的优点。另外，石英玻璃电学性能极佳，常温下其电阻相当于普通玻璃的10倍，对全部频率的介电损失很微小，绝缘耐压强度大。石英玻璃主要用于电光源、半导体、光学新技术方面，在生物检测方面主要作为检测基片被应用。
2、石英具有十分稳定的物理性质和化学性质，主要由sio2组成，以其优秀的光学性能被广泛应用，由于它比k9玻璃的透过率更高，硬度也更大，石英加工起来更加困难，尤其在精度要求高的情况下。现有技术中在石英材料表面获得微纳米结构的方法包括：利用飞秒激光相干的方法在玻璃表面制备周期结构；基于紫外光纳米压印技术，采用软模具和逆压印工艺实现在石英材料表面大面积周期阵列微结构的制备；另外还有电子束光刻、干法蚀刻光刻、光刻法光刻、纳米压印光刻和通过掩膜拖动的激光烧蚀。通常这些制备过程包括两个典型的步骤：一是掩模结构的制备，如曝光光刻胶或自组装胶体晶体；二是随后的目标基板刻蚀，如电子束刻蚀、反应离子刻蚀或保护牺牲层下的电感耦合等离子体刻蚀。然而，这些方法在模板的制作、腐蚀剂的选择及基片材料的选择上都存在着各自的问题，特别是对于硬处理窗口材料，如
3、原子力微纳操纵技术以其分辨率高、扫描速度快、可定量检测力学参数、可实现生理状态下检测的优势，成为近年来在纳米尺度上对生物样本进行观察和表征的优势技术。但是由于细菌本身的高活跃性，使得在制备生理状态下的细菌样本变得复杂，需要先将细菌固定在基底上，然后再使用原子力显微镜进行形貌以及力学特征的表征，目前常用的生物粘合剂有明胶、聚赖氨酸、cell-taktm和实现了对细菌数小时内的生理状态观察。
4、生理状态下对细菌进行原子力显微镜表征大多采用吸附、交联、共价结合和封装的方法。由于原子力显微镜是表面成像技术，所以封装方法并不适合用来表征。用于共价结合的活性基团和用于交联的试剂会影响细菌的生理状态，所以只适合固定已经死亡的细菌，不利于活菌的检测。对于原子力显微镜而言，如果细菌需要牢固地附着在基底上而不影响其生理活性，则吸附、包埋是最佳选择；吸附是利用生物粘合剂来增强细胞膜负电荷离子与基底表面之间的静电相互作用，从而将细菌样品吸附在基底上，但是吸附后容易发生细菌的团聚，没有生物粘合剂的话细菌会因为高活跃性而无法观测。
5、与现有技术的上述方法相比，目前认为包埋法是最佳的采用原子力显微镜对细菌进行观测的方法。包埋法与吸附法作用原理一样，不同的是包埋需要微纳米结构的衬底将细菌困在表面结构中，但是考虑到在采用现有技术制备方法下获得的微纳米结构基底价格昂贵，不适合大量使用，所以基本在进行原子力显微镜表征中无法得到应用。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了细菌包埋的微纳结构基底及其制备方法和应用，本专利技术先于石英材料上蒸镀金属膜，然后将多光束激光干涉光刻技术作用于金属膜表面，并将激光干涉光场分布形成的图案转移到石英材料表面，再通过化学方法去除多余的金属膜，在石英材料表面获得微纳结构，得到细菌包埋的微纳结构基底。本专利技术制备方法简便，制备时间短，所需设备相对现有技术细菌包埋的微纳结构基底制备的设备廉价，有效降低了细菌包埋的微纳结构基底的制备成本；另外，本专利技术对石英材料的平整度要求不高，能够实现大面积微纳结构的制备。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术保护了细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，包括如下步骤：
4、于石英材料上蒸镀金属膜，得到基底；采用多光束的激光干涉光刻技术作用于基底的金属膜上，并将激光干涉光场分布形成的周期性图案转移到石英材料表面，得到预处理基底；清洗去除预处理基底表面的金属膜，得到细菌包埋的微纳结构基底。
5、优选的，金属膜的厚度为50-200nm；金属薄膜过厚可能导致激光能量停留在金属薄膜表面，无法在石英表面留下图案；过薄可能会因为石英晶体高透的特点，导致激光能量无法在石英表面留下，也就是绝大部分的激光能量都穿透石英，而无法留下微纳结构。
6、优选的，金属膜的金属选自铝、铜、银或者金。
7、优选的，多光束的激光干涉光刻技术的条件为：工作波长1064nm，脉宽6ns，频率10hz，每个单激光的能量均为0.01-1j/cm2，脉冲持续时间7-9ns，曝光时间10-40s；时间过长结果会出现裂纹，这是由于阈值过大导致的；时间过短会出现结构边缘粘连，无法达到理想结构高度差，影响对细菌的包埋，使得细菌发生团聚，条件中最主要的参数是每个单激光的能量。
8、优选的，多光束的激光干涉光刻技术中，光束≥2。
9、优选的，采用酸液对预处理基底表面进行清洗，直至预处理基底上无金属。
10、本专利技术还保护了上述制备方法制得的细菌包埋的微纳结构基底，微纳结构的周期范围为0.5-10μm，微纳结构的深度为0.05-2μm，周期范围为：最小单位的微纳结构相同位置到下一个最小单位的微纳结构对应相同位置的长度，以网格状为例，网格的一条边到下一个网格相同位置的一条边的距离。
11、优选的，微纳结构的形状包括锥形、楔形、金字塔形、倒金字塔形、半圆形、六边柱形和圆柱形，微纳结构的形状对原子力显微镜检测没有影响。
12、本专利技术还保护了细菌包埋的微纳结构基底在制备细菌包埋的微纳结构基底@包埋细菌材料中的应用，细菌包埋的微纳结构基底@包埋细菌材料按照如下步骤制备：
13、于细菌包埋的微纳结构基底上负载生物粘合剂后进行干燥，得到修饰细菌包埋的微纳结构基底；于修饰细菌包埋的微纳结构基底上包埋细菌，得到细菌包埋的微纳结构基底@包埋细菌材料。
14、优选的，生物粘合剂选自明胶、聚赖氨酸、cell-taktm和
15、优选的，包埋的方法为：将细菌滴加于修饰细菌包埋的微纳结构基底上，然后将水滴加于细菌上进行液封。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
17、1、本专利技术先于石英材料上蒸镀金属膜，然后将多光束激光干涉光刻技术作用于金属膜表面，通过干涉光叠加光场再分布的光场与金属膜之间产生相互作用，在金属膜与石英材料基底表面的界面处形成新的能量分布，利用光与金属膜之间的作用将周期结构转移至石英材料表面，进而改变石英材料表面的结构，再通过化学方法将石英材料表面残留的金属膜去除，于基底上获得周期结构，实现石英材料表面大面积周期结构的制备，获得本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，金属膜的厚度为50-200nm。
3.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，金属膜的金属选自铝、铜、银或者金。
4.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，多光束的激光干涉光刻技术的条件为：工作波长1064nm，脉宽6ns，频率10Hz，每个单激光的能量均为0.01-1J/cm2，脉冲持续时间7-9ns，曝光时间10-40s。
5.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，多光束的激光干涉光刻技术中，光束≥2。
6.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，采用酸液对预处理基底表面进行清洗，直至预处理基底上无金属。
7.一种权利要求1-6任一项所述制备方法制得的细菌包埋的微纳结构基底，其特征在于，微纳结构的周期范围为0.5-10μm，微纳结构的深度为0.05-2μm。
...【技术特征摘要】
1.细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，金属膜的厚度为50-200nm。
3.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，金属膜的金属选自铝、铜、银或者金。
4.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，多光束的激光干涉光刻技术的条件为：工作波长1064nm，脉宽6ns，频率10hz，每个单激光的能量均为0.01-1j/cm2，脉冲持续时间7-9ns，曝光时间10-40s。
5.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构基底的制备方法，其特征在于，多光束的激光干涉光刻技术中，光束≥2。
6.根据权利要求1所述的细菌包埋的微纳结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡翠华，董丽彤，张思亮，王璐，陈玉娟，田立国，王作斌，衣同辉，董秋香，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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