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专利号: 2022102577747
申请人: 中国科学院重庆绿色智能技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种阵列纳米沟道的制备方法,其特征在于,其包括以下步骤:步骤S1,提取蚕丝蛋白,通过将蚕丝溶解或悬浮在水中,进而提取一种或多种蚕丝蛋白溶液;

步骤S2,基于步骤S1得到的蚕丝蛋白溶液制备蚕丝蛋白薄膜;

步骤S3,蒸发步骤S2制备的蚕丝蛋白薄膜中的水分,形成蚕丝蛋白薄膜层;

步骤S4,基于步骤S3形成的蚕丝蛋白薄膜层制备多层阵列纳米沟道;

其中,步骤S1提取蚕丝蛋白具体包括以下步骤:

2

步骤S11,获取蚕丝丝素:蚕茧壳剪成1cm 的碎片,放入沸腾的碳酸钠溶液中30分钟,重复两次,然后用去离子水冲洗脱胶4‑5次,最后将丝素放在40℃烘箱中烘干;

步骤S12,蚕丝蛋白溶解:在干燥的蚕丝蛋白中加入质量体积比为20%的溴化锂溶液,并放入烘箱中4小时得到蚕丝蛋白‑溴化锂溶液;

步骤S13,蚕丝蛋白透析:将蚕丝蛋白‑溴化锂溶液倒入透析袋中,然后放入去离子水中透析48小时;

步骤S14,蚕丝蛋白过滤:透析之后的蚕丝蛋白溶液用5μm孔径的微孔过滤器过滤两次,获得蚕丝蛋白溶液;

步骤S2制备蚕丝蛋白薄膜具体包括以下步骤:

步骤S21,获取蚕丝蛋白单层薄膜:取1mL浓度为7wt%的蚕丝蛋白溶液用旋涂仪旋涂在

1cm×1cm的硅片上,旋涂速率为1000rpm,然后在90℃热板烘烤5min,得到厚度为350nm的蚕丝蛋白单层薄膜;

步骤S22,将旋涂好薄膜的硅片放入甲醇中浸泡10分钟,丝蛋白薄膜转换成正胶;

步骤S23,将片子置入电子束曝光系统,在表面曝光出宽200nm,长2cm的阵列长方形图案,相邻长方形间的间距为2微米,电子束曝光系统的曝光条件是:加速电压100kV,电子束2

曝光剂量500μC/cm;

步骤S24,在硅片表面旋涂一层浓度蚕丝蛋白溶液,厚度为1μm,然后在90℃热板烘烤

10min,得到第二层蚕丝蛋白单层薄膜;

步骤S25,将片子置入电子束曝光系统,降低加速电压,使得电子束的穿透深度刚好为1μm,第二层负胶薄膜在电子束曝光后不再溶于水;

步骤S26,将曝光的片子放入水中显影,显影时间为120s,轻微振荡,使第一层薄膜中曝光后的丝蛋白完全溶解,形成贯通的单层纳米沟道。

2.依据权利要求1所述的阵列纳米沟道的制备方法,其特征在于,步骤S4制备多层阵列纳米沟道具体包括以下步骤:步骤S401,获取蚕丝蛋白单层薄膜:取1mL浓度为7wt%的蚕丝蛋白溶液用旋涂仪旋涂在1cm×1cm的硅片上,旋涂速率为1000rpm,然后在90℃热板烘烤5min,得到厚度为350nm的蚕丝蛋白单层薄膜;

步骤S402,将旋涂好薄膜的硅片放入甲醇中浸泡10分钟,丝蛋白薄膜转换成正胶;

步骤S403,将硅片置入电子束曝光系统,在表面曝光出宽200nm,长2cm的阵列长方形图案,相邻长方形图案之间的间距为2微米;电子束曝光系统的曝光条件是:加速电压100kV,2

电子束曝光剂量500μC/cm;

步骤S404,在硅片表面旋涂一层浓度蚕丝蛋白溶液,厚度为1μm,然后在90℃热板烘烤

10min,得到第二层蚕丝蛋白单层薄膜;

步骤S405,将硅片置入电子束曝光系统,降低加速电压,使得电子束的穿透深度刚好为

1μm,第二层负胶薄膜在电子束曝光后不再溶于水。

3.依据权利要求2所述的阵列纳米沟道的制备方法,其特征在于,步骤S4进一步包括以下步骤:步骤S406,取1mL浓度为7wt%的蚕丝蛋白溶液用旋涂仪旋涂在1cm×1cm的硅片上,旋涂速率为1000rpm,然后在90℃热板烘烤5min,得到厚度为350nm的第三层蚕丝蛋白薄膜;

步骤S407,将旋涂好薄膜的硅片放入甲醇中浸泡,控制浸泡时间,将表层350nm厚的丝蛋白薄膜转换成正胶,而对第二层负胶无影响;

步骤S408,将硅片置入电子束曝光系统,在表面曝光出宽200nm,长2cm的阵列长方形图案,相邻长方形间的间距为2微米;通过改变加速电压和电子束曝光剂量,确保曝光厚度为

350nm,而不对第二层丝蛋白薄膜产生影响;

步骤S409,在硅片表面旋涂一层浓度蚕丝蛋白溶液,厚度为1μm,然后在90℃热板烘烤

10min,得到第四层蚕丝蛋白单层薄膜;

步骤S410,将硅片置入电子束曝光系统,降低加速电压,使得电子束的穿透深度为1μm,第四层负胶薄膜在电子束曝光后不再溶于水;

步骤S411,将曝光的硅片放入水中显影,显影时间为120s,轻微振荡,使第一和第三层薄膜中曝光后的丝蛋白完全溶解,形成贯通的双层纳米沟道。

4.依据权利要求1所述的阵列纳米沟道的制备方法,其特征在于,构建一种基于蚕丝蛋白的微流控沟道,具体方法是逐层构建蚕丝蛋白薄膜,并依次用高能电子束辐照薄膜的特定区域,以改变薄膜的蛋白分子结构,被辐照的区域水溶性发生变化;对于正胶薄膜层,用电子束刻蚀沟道区域;全部辐照负胶层;最后一次完成显影后,正胶层辐照过的区域溶解于水并形成沟道,全部留下负胶层将各层的沟道隔离开。

5.依据权利要求1至权利要求4之任一阵列纳米沟道的制备方法制备的蚕丝蛋白薄膜,其特征在于,所述蚕丝蛋白薄膜用于光刻胶。

6.依据权利要求5所述的蚕丝蛋白薄膜,其特征在于,所述蚕丝蛋白薄膜用于电子束光刻胶。