微流控芯片是把生物和化學(xué)分析所涉及到的反應(yīng)、篩選、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊郵票大小的芯片上的微系統(tǒng)，被Nature雜志稱(chēng)為世紀(jì)技術(shù)。目前微流控芯片的應(yīng)用已覆蓋分析化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境分析、化工、材料科學(xué)等領(lǐng)域。在微流控芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)存在著催化劑在芯片中的位置難固定、催化劑與反應(yīng)物接觸面積小及催化反應(yīng)效率低等問(wèn)題，從而限制微流控芯片的研究。因此，如何在非平面的微流控溝道內(nèi)部集成多功能單元來(lái)提高催化反應(yīng)的效率是亟需解決的一個(gè)問(wèn)題。

　　中國(guó)和日本的一個(gè)聯(lián)合研究小組利用飛秒激光直寫(xiě)技術(shù)，在硅基“Y”型通道內(nèi)部加工出周期性尖峰微結(jié)構(gòu)(這種微結(jié)構(gòu)硅表面被稱(chēng)為黑硅)。該黑硅表面在經(jīng)過(guò)氫氟酸氫化處理后，可實(shí)現(xiàn)銀納米粒子在尖峰微結(jié)構(gòu)表面的原位化學(xué)生長(zhǎng)，進(jìn)而利用銀-黑硅(Ag-BS)復(fù)合結(jié)構(gòu)的大比表面積及粗糙度，提高了對(duì)硝基苯酚還原成對(duì)氨基苯酚催化反應(yīng)的效率及反應(yīng)活性。同時(shí)Ag-BS復(fù)合結(jié)構(gòu)有助于表面等離子共振基元的形成，可用作表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)檢測(cè)。利用SERS檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)催化反應(yīng)狀態(tài)的原位監(jiān)測(cè)。以羅丹明6G分子作為探針材料，證實(shí)了該襯底的檢測(cè)濃度極限為10-8 mol/L。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chinese Optics Letters 2015年第10期上 (Z. X. Yan et al., Silver Hierarchical Structures Grown on Microstructured Silicon in Chip for Microfluidic Integrated Catalyst and SERS Detector)。

在硅基“Y”型通道內(nèi)制備的銀-黑硅(Ag-BS)微納復(fù)合結(jié)構(gòu)器件，實(shí)現(xiàn)了微流控芯片內(nèi)的催化反應(yīng)和SERS探測(cè)功能。

　　這是在國(guó)際上首次報(bào)道利用化學(xué)合成辦法制備Ag-BS復(fù)合結(jié)構(gòu)。該Ag-BS微納結(jié)構(gòu)復(fù)合器件在高度集成的化學(xué)合成、分析、生物傳感及診斷等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　作為研究成員之一，吉林大學(xué)趙紀(jì)紅博士認(rèn)為，采用在微流控芯片通道內(nèi)部構(gòu)筑Ag-BS微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路非常新穎，它為微流控芯片走向?qū)嶋H應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

　　后續(xù)工作將嘗試多種金屬-黑硅微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備，如Au-BS, Pt-BS, Pd-BS等微納復(fù)合結(jié)構(gòu)器件;比較分析不同金屬-黑硅微納復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)催化反應(yīng)效率的影響，并通過(guò)SERS原位監(jiān)測(cè)催化反應(yīng)的進(jìn)程;最終在微流控芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)更加高效的催化反應(yīng)及SERS檢測(cè)功能。