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随着微流控芯片在生物、化学方面的迅速发展,纳流控芯片也越来越引起人们的关注。纳流控的基础和应用研究以纳流控芯片的研制为基础,随着纳流控芯片通道尺寸的降低,对其制作技术提出了更高的要求;在纳流控芯片中,随着通道尺寸的降低,纳米通道具有一些特殊的性质如双电层重叠,粘度增加,电渗流降低等;这些特殊的性质又对其在生化方面的应用起到重要作用。本文讨论了纳流控芯片的制作,初步研究了纳流控芯片的性质,在此基础上研究了电场作用下离子在纳米通道两侧的富集及消减现象。第一章首先综述了目前制作一维纳流控芯片的技术方法、纳流控芯片的性能研究、以及在化学和生物化学方面的应用研究。按照芯片制作技术的不同,可划分为掩膜加工法,牺牲层技术,模具加工法等三种主要技术,此外,还有机械拉伸技术,化学——机械抛光技术等其他的制作技术。文中对几种技术做了比较详细的介绍。同时,综述了当前纳流控芯片性能的研究现状,诸如纳米通道中的液体受力状况,流体动力学特征,电导率情况以及纳米通道中能量转化以及影响因素。文章也介绍了目前纳流控芯片在化学和生物方面的应用研究,如试样预分离和富集、DNA拉伸、分离等。第二章中介绍了玻璃基质一维纳流控芯片的制作,研究建立了一整套简单易行的玻璃纳流控芯片加工技术。本文利用紫外光刻和湿法刻蚀的方法制作纳米通道,通过改变刻蚀液的组成提高纳米通道表面的光滑度;考察了刻蚀温度、刻蚀液浓度对纳米通道深度的影响。在优化的条件下,通过控制刻蚀时间来控制纳米通道的深度。方法重现性好,日间刻蚀通道深度精度达到6.8%(RSD,n=5)。本文利用室温封合技术,较好解决了纳米芯片封合时通道易塌陷的问题,最小深宽比可达到为5×10-5。第三章在上述一维纳流控芯片的加工基础上,两次利用紫外光刻和湿法刻蚀技术制作纳微米结合的通道,成功研制出微/纳流控一体化玻璃芯片。利用该技术,直接将纳米、微米通道制作于同一块玻璃基片上,避免在两块基片上分别刻蚀微米、纳米通道,然后对准封合所引起的上下两条通道易错位的问题。实验表明以该技术得到的通道结构完整,操作简单,成功率高。第四章在前两章芯片制作的基础上,进一步研究纳流控芯片的流体动力学性质和纳米通道的电渗流性能,同时也考察了基于微/纳米通道一体化芯片的离子在纳米通道两侧的富集/消减现象。实验中,首先观察在毛细作用下水流流经纳米通道的状况,发现在纳米通道中,水流不是笔直的,成弯月面的向前流动,而是无规则的向前铺展,并且水流过程通道内易产生气泡,不易排除,可能与纳米通道比表面积大,表面张力大,阻力和粘滞力都比较大有关。另外,本文尝试利用电流法检测纳米通道中的电渗流大小,由于诸多因素的影响,所得电渗流重现性不好。最后本文利用二次刻蚀技术制作微/纳米通道一体化的芯片,观察在纳米通道两侧离子的富集/消减现象。