DE102005027788B4 - Method and device for detecting analytes in liquid media - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Detektion von Analyten in flüssigen Medien mittels einer Cantileversonde, dadurch gekennzeichnet, daß eine säulen- oder pfeilerartige Cantileversonde verwendet wird, deren Mantelfläche von einem Luftspalt umgeben ist, wobei der Spaltabstand so gewählt wird, daß das flüssige Medium aufgrund der Oberflächenspannung den Luftspalt nicht benetzt und wobei der Deckel der Cantileversonde dem fluiden Medium ausgesetzt wird und die sensitive Fläche darstellt.method for the detection of analytes in liquid Media by means of a Cantileversonde, characterized in that a column or Pile-like Cantileversonde is used, the lateral surface of is surrounded by an air gap, the gap distance being chosen that this liquid Medium due to surface tension the air gap is not wetted and the lid of the cantilever probe exposed to the fluid medium and represents the sensitive surface.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Analyten in flüssigen Medien mittels einer Cantileversonde. Sie betrifft weiterhin die Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.The The invention relates to methods and apparatus for detection of analytes in liquid Media by means of a Cantileversonde. It continues to affect the Use of the method or device.
Es ist bekannt, beispielsweise aus "Cantilever-based biosensors", Ch. Ziegler, Review, Sonderausgabe von Analytical and Bioanalytical Chemistry über "Nanotechnologies for the Biosciences", Anal. Bioanal. Chem. 379 (2004) 946-959 bzw. aus "Thickness shear mode resonators ("mass-sensitive devices") in bioanalysis", M. Kaspar, H. Stadler, T. Weiß, Ch. Ziegler, Sonderausgabe des Fresenius Journal of Analytical Chemistry über "Bioanalysis", Fres. J. Analyt. Chem. 366 (2000) 602-610, Analyten in fluiden Medien durch Messung der Verschiebung der Resonanzfrequenz eines mechanischen Schwingers, auf den die genannten Objekte (möglicherweise selektiv) adsorbiert wurden, nachzuweisen. Die Detektion erfolgt üblicherweise auf Grundlage der Änderung der Resonanzfrequenz, der Schwingungsdämpfung, der Schwingungsamplitude oder der (statischen) Verbiegung.It is known, for example, from "Cantilever-based biosensors ", Ch. Ziegler, Review, Special Edition of Analytical and Bioanalytical Chemistry on "Nanotechnologies for the Biosciences ", Anal. Bioanal. Chem. 379 (2004) 946-959 or from "Thickness shear mode resonators ("mass-sensitive devices ") in bioanalysis", M. Kaspar, H. Stadler, T. White, Ch. Ziegler, Special Edition of the Fresenius Journal of Analytical Chemistry on "Bioanalysis", Fres. J. Analyte. Chem. 366 (2000) 602-610, analytes in fluid media by measurement the shift of the resonant frequency of a mechanical vibrator, on which the mentioned objects (possibly selectively) were adsorbed. The detection usually takes place based on the change the resonance frequency, the vibration damping, the vibration amplitude or (static) bending.
Bisher wurden zu diesem Zweck entweder sogenannte Schwingquarze oder plattenartige konventionelle Cantileversonden aus der Rasterkraftmikroskopie in eine Flüssigkeitszelle getaucht und die Änderung der Resonanzfrequenz bei Massenzunahme, d.h. Adsorption von Material, gemessen (siehe "Trendbericht Physikalische Chemie 2003", U. Weimar, H.-D. Wiemhöfer, Ch. Ziegler, Nachrichten aus der Chemie 52, März 2004, 317-320). Beide Verfahren sind aber beispielsweise nicht für eine Einzelzellen- oder Einzelmoleküldetektion geeignet.So far For this purpose, either so-called quartz crystals or plate-like ones were used Conventional cantilever probes from atomic force microscopy in a liquid cell dipped and the change the resonant frequency at mass increase, i. Adsorption of material, measured (see "Trend Report Physical Chemistry 2003 ", U. Weimar, H.-D. Wiemhöfer, Ch. Ziegler, Nachrichten der Chemie 52, March 2004, 317-320). Both procedures but are not for example a single cell or single molecule detection suitable.
Bei Cantileversonden liegt dies darin begründet, daß aufgrund der Tatsache, daß die Schwingung senkrecht zur Oberfläche des Cantilevers erfolgt, sehr viel Flüssigkeit verdrängt werden muß. Die Folge ist eine sehr hohe Dämpfung, die zu einer breiten Resonanzkurve (schlechte Güte des Schwingers) und damit einer geringen Meßempfindlichkeit führt. Weiterhin wird Material auf dem ganzen Cantilever aufgetragen, so daß von vornherein eine Auswertung der Meßergebnisse schwer fällt, da nicht bekannt ist, wo das Material anhaftet. Eine Parallelisierung ist zwar möglich, aber die Anzahldichte der Cantilever ist aufgrund der üblichen Cantilevergrößen sehr gering. Die Bestimmung der aktuellen Position z.B. einer biologischen Zelle als Funktion der Zeit ist daher praktisch unmöglich. Die Herstellung der Cantilever ist relativ aufwendig und kostenintensiv.at Cantileversonden this is due to the fact that due to the fact that the vibration is vertical to the surface of the cantilever, a great deal of fluid is displaced got to. The Consequence is a very high attenuation, to a broad resonance curve (poor quality of the vibrator) and thus a low sensitivity leads. Farther Material is applied to the whole cantilever, so that from the outset an evaluation of the measurement results difficult, since it is not known where the material adheres. A parallelization is possible, but the number density of the cantilever is due to the usual Cantilever sizes very low. The determination of the current position e.g. a biological Cell as a function of time is therefore virtually impossible. The Production of the cantilever is relatively complicated and costly.
Aus
der
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff mit höherer Meßempfindlichkeit zu schaffen.Of the The invention is therefore based on the object, a method or a Device according to the preamble with higher measuring sensitivity to accomplish.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine säulen- oder pfeilerartige Cantileversonde verwendet wird, deren Mantelfläche von einem Luftspalt umgeben ist, wobei der Spaltabstand so gewählt wird, daß das flüssige Medium aufgrund der Oberflächenspannung den Luftspalt nicht benetzt und wobei der Deckel der Cantileversonde dem flüssigen Medium ausgesetzt wird und die sensitive Fläche darstellt.These Task is in a method according to the preamble according to the invention thereby solved, that one columns- or pillared Cantileversonde is used, the lateral surface of is surrounded by an air gap, the gap distance being chosen that this liquid Medium due to surface tension the air gap is not wetted and the lid of the cantilever probe the liquid Medium is exposed and represents the sensitive area.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine säulen- oder pfeilerartige Cantileversonde so von einem Mantel eingefaßt, daß der Deckel dem flüssigen Material ausgesetzt ist und die Mantelfläche durch einen Luftspalt eingefaßt wird. Hierfür wird der Spaltabstand so gewählt, daß die Flüssigkeit auf Grund der Oberflächenspannung den Spalt nicht benetzen kann und somit die Cantileversonde mit Ausnahme des Deckels von Luft umgeben bleibt. Dadurch wird die Dämpfung deutlich reduziert und dennoch die Möglichkeit gegeben, in flüssigen Medien zu messen. Der mechanische Schwinger insgesamt wird im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr dem flüssigen Medium ausgesetzt, sondern nur noch der Deckel, der auch als sensitive Fläche wirkt. Dadurch werden die oben beschriebenen Dämpfungsprobleme deutlich reduziert.at the method according to the invention becomes a columnar or pillared Cantileversonde so bordered by a coat that the lid the liquid Material is exposed and the lateral surface is enclosed by an air gap. Therefor the gap distance is chosen that the liquid due to the surface tension can not wet the gap and thus the Cantileversonde with Exception of the lid is surrounded by air. As a result, the damping is clear reduced and still the possibility given in liquid To measure media. The mechanical oscillator overall is in contrast the prior art no longer exposed to the liquid medium, but only the lid, which also acts as a sensitive surface. This will be the Damping problems described above significantly reduced.
Durch Verwendung der säulen- oder pfeilerartigen Cantileversonde, also einen einseitig eingespannten mechanischen Schwinger, dessen Eigenschwingungen (alle Arten von Schwingungen wie longitudinal, transversal oder hybride Formen der Eigenschwingungen) durch Materialablagerung aus einem flüssigen Medium auf dem Deckel des säulen- oder pfeilerartigen Cantilevers gedampft werden und somit seine Resonanzfrequenz, Dämpfung bzw. Amplitude durch die Massenzunahme verändert, wird die Meßempfindlichkeit gegenüber bekannten Verfahren deutlich erhöht.By Use of the columnar or pillared Cantileversonde, so one-sided clamped mechanical oscillator whose natural oscillations (all sorts of Vibrations such as longitudinal, transversal or hybrid forms of the Natural vibrations) by material deposition from a liquid medium on the lid of the pillar or pierced cantilever and thus its resonance frequency, damping or amplitude changed by the mass increase, the measurement sensitivity across from significantly increased known methods.
Die Adsorption von Materialien erfolgt immer an der gleichen Position der Cantileversonde, so daß eine Quantifizierung der Resonanzfrequenzen vereinfacht wird. Vorteilhaft sind die deutlich kleineren Schwingungsstrukturen mit erhöhten Resonanzfrequenzen. Eine gewünschte Änderung der Flüssigkeit in der Flüssigkeitszelle macht sich nur noch am Deckel bemerkbar so daß Flüssigkeitsänderungen von geringeren meßtechnischen Problemen begleitet werden. Diese Eigenschaften des neuen Verfahrens führen wiederum zu einer erhöhten Empfindlichkeit. Da die erfindungsgemäße Cantileversonde nur noch an einer eingeengten Stelle empfindlich ist, ergibt sich ein einfacher zu interpretierendes Meßergebnis.The adsorption of materials always takes place at the same position of the cantilever probe, so that a quantification of the resonance frequencies is simplified. Advantageously, the significantly smaller vibration structures with increased resonance frequencies. A desired change in the liquid in the liquid cell makes itself felt only on the lid so that fluid changes accompanied by lower metrological problems become. These properties of the new method in turn lead to increased sensitivity. Since the Cantileversonde according to the invention is sensitive only at a narrowed point, resulting in a simple interpretation of the measurement result.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Cantileversonde durch die einfachere Herstellbarkeit kostengünstiger und eine höhere Integrationsdichte ist möglich.Furthermore is the Cantileversonde invention is less expensive and a higher integration density due to the easier manufacturability possible.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß mehrere säulen- oder pfeilerartige Cantileversonden verwendet werden.A preferred embodiment is that several columns- or pillared cantilever probes are used.
Es können viele Cantileversonden in einer oder zwei Dimensionen' nebeneinander angeordnet werden. Es ist denkbar, daß die Cantileversonden so dicht stehen, daß kein weiteres umgebendes Material notwendig ist. In solchen Konfigurationen ist es weiterhin denkbar, daß Material wie Moleküle oder Zellen von einer Cantileversonde zur nächsten weitergegeben werden, indem z.B. eine mechanische Welle durch den "Wald" von Cantileversonden geleitet wird. Dies beschreibt also eine Aktorenfunktion, weil der Transport durch Beschichtung oder auch fehlende Beschichtung selektiv erfolgen kann.It can many cantilever probes are arranged side by side in one or two dimensions. It is conceivable that the Cantilever probes are so close that no other surrounding Material is necessary. It is still in such configurations conceivable that material like molecules or cells are passed from one cantilever probe to the next, by e.g. a mechanical wave through the "forest" of Cantileversonden is conducted. So this describes an actor function, because Transport by coating or missing coating can be selective.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß das Verfahren von Seiten der Sensorherstellung leicht zu parallelisieren ist, indem viele Säulen matrixartig angeordnet werden. Damit ist auch ein bildgebendes Verfahren (z.B. das Verfolgen von Molekülen durch eine Flüssigkeitszelle) möglich.One additional Advantage arises from the fact that the Easily parallelize processes from the sensor manufacturing side is by adding many pillars be arranged in a matrix. This is also an imaging process (e.g., tracking molecules a liquid cell) possible.
Zur Erfindung gehörig ist auch, daß die Cantileversonde durch externe Anregung in Schwingung versetzt wird.to Invention belongs is also that the Cantilever probe is set in vibration by external excitation.
Unter externer Anregung wird jegliche Anregung verstanden, die auf einer externen Energiezufuhr beruht, so daß diese auch eine Anregung durch Temperaturvariation, piezoelektrische Materialien, magnetostriktive Materialen, etc. umfaßt.Under external stimulation is understood to mean any suggestion made on one external energy supply is based, so that this is also a suggestion by temperature variation, piezoelectric materials, magnetostrictive Materials, etc. includes.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß als Mittel zur Detektion der Bewegung der Cantileversonde optische, kapazitative, elektrische, impedimetrische, magnetische, piezoelektrische, piezoresistive oder akustische Verfahren eingesetzt werden.Farther is inventively provided that as an agent to detect the movement of the cantilever probe optical, capacitive, electrical, impedimetric, magnetic, piezoelectric, piezoresistive or acoustic methods are used.
Zur Detektion der Bewegung der säulen- oder pfeilerartigen Cantileversonde können insbesondere die obengenannten Verfahren eingesetzt werden. So ist jedes bereits aus der Rastersondenmikroskopie bekannte Verfahren, insbesondere das Lichtzeigerverfahren, aber auch andere Meßtechniken basierend auf der dynamischen optischen Beugung oder Streuung an solchen Strukturen oder basierend auf nicht-linearen mechanischen oder optischen Effekten (z.B. Heterodynverfahren zur Frequenzmischung) einsetzbar.to Detection of the movement of the column or pier-like Cantileversonde can in particular the above-mentioned methods are used. So is any method already known from scanning probe microscopy, in particular the light pointer method, but also other measuring techniques based on the dynamic optical diffraction or scattering such structures or based on non-linear mechanical or optical effects (e.g., heterodyne frequency mixing technique) used.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Vorrichtung zur Detektion von Analyten in flüssigen Medien mittels einer Cantileversonde, wobei eine säulen- oder pfeilerartige Cantileversonde vorgesehen ist, deren Mantelfläche von einem Luftspalt umgeben ist, wobei der Spaltabstand so gewählt ist, daß das flüssige Medium aufgrund der Oberflächenspannung den Luftspalt nicht benetzt und wobei der Deckel der Cantileversonde dem flüssigen Medium ausgesetzt ist und die sensitive Fläche bildet..in the The invention also provides a device for the detection of Analytes in liquid media by means of a cantilever probe, wherein a columnar or pillar-like cantilever probe is provided, whose lateral surface is surrounded by an air gap, wherein the gap distance is chosen so that this liquid Medium due to surface tension the air gap is not wetted and the lid of the cantilever probe the liquid Medium is exposed and the sensitive surface forms ..
Sowohl der Querschnitt der Cantileversonden (der z.B. rund, oval, polygonal oder auch von unregelmäßiger Form sein kann) als auch deren Geometrie sowie die Geometrie und die Tiefe des Luftspaltes sind frei wählbar. Auch die Form der Cantileversonde kann beliebig ausgelegt werden. Denkbar ist beispielsweise ein relativ großer Deckel auf einer dünneren Cantileversonde oder umgekehrt. Die Oberflächenform des Deckels der Cantileversonde ist ebenfalls variabel. So können beispielsweise halbkugelförmige Vertiefungen eine bessere Adhäsion von Zellen ermöglichen. Weiterhin kann auch eine sich durch den Deckel und auch die Säule erstreckende Bohrung vorgesehen sein. Schließlich ist auch eine von einem Luftspalt eingefaßte Cantileversonde möglich, die auf einem mechanischen Schwingungssystem (Membran, Cantilever oder ähnliches) montiert ist und über dieses leicht anregbar ist.Either the cross section of the cantilever probes (e.g., round, oval, polygonal or of irregular shape can be) as well as their geometry as well as the geometry and the Depth of the air gap are freely selectable. Also the shape of the cantilever probe can be designed arbitrarily. It is conceivable, for example, a relative greater Cover on a thinner Cantilever probe or vice versa. The surface shape of the lid of the cantilever probe is also variable. So can for example, hemispherical Wells a better adhesion of Allow cells. Furthermore, a through the lid and the column extending Be provided bore. After all is also a rimmed by an air gap Cantileversonde possible, the mounted on a mechanical vibration system (membrane, cantilever or similar) is and about this is easily excitable.
Neben den oben zum Verfahren beschriebenen Vorteilen ist auch die Herstellung der neuartigen Cantileversonden deutlich einfacher und kostengünstiger als die der bisher bekannten. Da sie eingebettet sind, können sie auch nicht abbrechen.Next the advantages described above for the method is also the production the novel Cantileversonden much easier and cheaper than those of the previously known. Since they are embedded, they can also do not break off.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Cantileversonde zumindest in Teilbereichen mindestens eine Funktionalisierung aufweist.A Development of the invention is that the Cantileversonde at least has at least one functionalization in subareas.
Dies kann sowohl eine Beschichtung des Deckels und/oder auch der Seitenwände beinhalten, um beispielsweise die Oberflächenenergie an das flüssige Medium anzupassen oder diese Bereiche zu passivieren, aber auch beispielsweise die Integration einer Elektrode auf dem Deckel beinhalten, um dessen elektrochemische Eigenschaften variieren zu können oder den Deckel zu erwärmen, um dort thermische Effekte, wie chemische Reaktion oder Desorption zu erzielen. Weiterhin ist eine optische Anregung rückseitig durch das Säulenmaterial denkbar.This may include both a coating of the lid and / or the side walls, for example, the surface energy to the liquid Medium adapt or passivate these areas, as well For example, include the integration of an electrode on the lid, to be able to vary its electrochemical properties or to warm the lid, around there thermal effects, such as chemical reaction or desorption to achieve. Furthermore, an optical excitation is backside through the column material conceivable.
Ebenso können komplexere elektronische Bauelemente (Impedanzen (Kondensator, Spule, Ohmscher Widerstand und Kombinationen), Diode, Transistor, etc.) zum Zweck der Beeinflussung des Nachweises oder zur Messung integriert werden.Similarly, more complex electronic components (impedances (capacitor, coil, ohmic resistor and combinations), diode, transistor, etc.) may be used for the purpose of influencing the Verification or to be integrated for measurement.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Cantileversonde aus mehreren Schichten oder aus verschiedenen Materialien bzw. Materialgemischen besteht.Farther is provided that the Cantilever probe made of several layers or of different materials or material mixtures.
Die Cantileversonde (und auch das umgebende Material) kann aus verschiedenen Schichtstapeln oder Materialgemischen bestehen.The Cantilever probe (and also the surrounding material) can be made of different Layer stacks or material mixtures exist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, daß das die Cantileversonde umgebende Material von dem die Cantileversonde tragenden Material trennbar ist.Farther It is expedient that the Cantileversonde surrounding material of the material carrying the cantilever probe is separable.
Dies ermöglicht es, das umgebende Material inklusive des flüssigen Mediums abzuheben. Die auf dem Substrat freistehenden Cantileversonden mit dem auf dem Deckel chemi- oder physisorbierten Material können so von dem flüssigen Medium getrennt werden. Die Trennung kann beispielsweise durch Herauslösen einer Opferschicht erfolgen.This allows to lift off the surrounding material including the liquid medium. The on the substrate freestanding cantilever probes with the on the Lid chemi- or physisorbed material can be so from the liquid medium be separated. The separation can, for example, by dissolving a Sacrificial layer done.
Es kann auch vorteilhaft sein, daß das die Cantileversonde tragende Material eine Membran ist.It may also be advantageous that the the cantilever probe bearing material is a membrane.
Um beispielsweise bei optischen Messungen das Schwingverhalten der Cantileversonden außerhalb des Fluidums zu erreichen, kann das die Cantileversonden tragende Material eine Membran sein, die sich bei Bewegung der Cantileversonde verformt. Die Verformung kann rückseitig sehr empfindlich, z.B. interferometrisch oder durch Lichtzeigerverfahren bestimmt werden.Around For example, in optical measurements, the vibration behavior of Cantilever probes outside To reach the fluid, the Cantileversonden wearing Material to be a membrane, resulting in movement of the cantilever probe deformed. The deformation can be backside very sensitive, e.g. interferometric or by light pointer method be determined.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß sich die Cantileversonde über die Membran hinweg erstreckt.A Continuing education is that the Cantilever probe over extending across the membrane.
Wird die Cantileversonde über die Membran hinweg verlängert, so daß die eine Seite in Kontakt zum Fluidum steht und die andere Seite auf der dieser abgewandten Seite der Membran angeordnet ist, reicht es aufgrund der starren Kopplung beider, die Bewegung der nicht im Medium befindlichen Cantileversonde zu untersuchen.Becomes the cantilever probe over extends the membrane, So that the one side in contact with the fluid and the other side up which is arranged on this side facing away from the membrane, is sufficient it's due to the rigid coupling of both, the movement's not to investigate in the medium Cantileversonde.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Cantileversonde oder das umgebende Material aus einem aktuatorisch wirksamen (piezoelektrisches, piezoresistives Material oder elektromechanische Wandler aus Polymeren) Material bestehen.Farther it is advantageous that the Cantilever probe or the surrounding material from an actuator effective (piezoelectric, piezoresistive material or electromechanical Transducer made of polymers) material.
Bestehen die Cantileversonden (inklusive ihres Substrates) oder das umgebende Material aus piezoelektrischem Material, so ist es möglich, durch externe elektrische Anregung die Schwingung der Säulen anzuregen und/oder zu detektieren (piezokalorischer Effekt). Analog kann die Anregung bei magnetostriktivem Material durch äußere Magnetfelder erfolgen.Consist the cantilever probes (including their substrate) or the surrounding Material made of piezoelectric material, so it is possible through external electrical excitation to stimulate the oscillation of the columns and / or to detect (piezokalorischer effect). Analog can the Excitation in magnetostrictive material by external magnetic fields done.
Es ist zweckmäßig, daß optische, kapazitative, elektrische, impedimetrische, magnetische, piezoelektrische, piezoresistive oder akustische Mittel zur Detektion der Bewegung der Cantileversonde vorgesehen sind.It it is appropriate that optical, capacitive, electrical, impedimetric, magnetic, piezoelectric, piezoresistive or acoustic means for detecting the movement the Cantileversonde are provided.
Es können verschiedene der obenaufgeführten Mittel zur Detektion (z.B. piezoresistive oder piezoelektrische) als Sensoren inklusive signalverstärkender oder signalverändernder Bauelemente am Boden oder Fuß der Cantileversonde integriert werden, um eine direkte elektrische Messung des Schwingverhaltens zu ermöglichen.It can various of the above listed Detection means (e.g., piezoresistive or piezoelectric) as sensors including signal amplifying or signal-changing Components on the ground or foot of the Cantileversonde be integrated to a direct electrical measurement to enable the vibration behavior.
Im Gegensatz zu konventionellen Cantileversonden ist es hierdurch möglich, die Bewegung der Cantileversonde auf der Rückseite, also der dem fluiden Medium abgewandten Seite zu bestimmen und so den Problemen durch die Änderung der optischen, elektrischen oder elektrochemischen Eigenschaften des flüssigen Mediums aufgrund der Änderung einer anderen Eigenschaft des flüssigen Mediums (Konzentrationsänderung der gelösten Spezies in dem flüssigen Medium, Temperatur, etc.), zu entgehen.in the Contrary to conventional Cantileversonden it is thereby possible, the Movement of Cantileversonde on the back, so the fluid Determine the medium side away and so the problems through the change the optical, electrical or electrochemical properties of the liquid Medium due to the change another property of the liquid Medium (concentration change the solved one Species in the liquid Medium, temperature, etc.), to escape.
Schließlich liegt auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion von Adsorbaten in flüssigen Medien, insbesondere von Einzelmolekülen oder Einzelzellen im Rahmen der Erfindung.Finally lies also the use of the method according to the invention or the device according to the invention for the detection of adsorbates in liquid media, in particular of single molecules or single cells within the scope of the invention.
Da die erfindungsgemäßen Cantileversonden sehr klein sein können, ist eine Integration in eine mikrofluidische Umgebung einfach durchführbar.There the cantilever probes according to the invention can be very small is an integration in a microfluidic environment easy to carry out.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.following The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.
Es zeigenIt demonstrate
In
den
Eine
derartige Cantileversonde
Ein Substrat
A substrate
Anschließend wird
ein Photoresistfilm
Der
Photoresistfilm
Die
Struktur in dem Photoresistfilm
Optional
kann der Photoresistfilm
Ein
stark anisotroper Ätzschritt
wirkt nun in dem Bereich ein, der von der Maskierungsschicht
Im
Fall von Silizium kann z.B. ein sogenannter gas chopping Prozeß (auch
Bosch-Prozeß genannt)
eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei um eine Folge von zwei
nacheinander ablaufenden Plasmaprozessen. In dem ersten Schritt
wird durch reaktives Ionenätzen
(RIE, reactive ion etching), z.B. mit halogenhaltigen Gasen, wie
z.B. SF6 und Beimischungen anderer Gase
(Ar, O2, etc.) das Silizium anisotrop, d.h.
vorwiegend am Boden, geätzt.
Um die Anisotropie des Ätzprozesses
zu unterstützen,
d.h. den Ätzprozeß im wesentlichen
auf den Boden der Struktur zu konzentrieren, werden in einem zweiten Schritt
die Wände
der geätzten
Struktur durch Plasmapolymerisation (typische Gase: CH4,
CHF3, etc.) passiviert, d.h. gegenüber dem
Siliziumätzschritt
geschützt.
Durch fortwährende
Wiederholung dieser beiden Schritte wird die Höhe der säulenförmigen Cantileversonde
Abschließend wird
die Maskierungsschicht durch subtraktive Verfahren entfernt werden (
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| WO2006133672A2 (en) | 2006-12-21 |
| WO2006133672A3 (en) | 2007-02-15 |
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