Dalam era perkembangan teknologi yang pesat hari ini, biosensor, sebagai peranti utama yang dapat mengesan molekul biologi, ion dan bahan lain dengan tepat, digunakan secara meluas dalam banyak bidang seperti diagnosis perubatan, pemantauan alam sekitar dan ujian keselamatan makanan. Mengambil pemprosesan bahagian perubatan sebagai contoh, biosensor memainkan peranan yang tidak boleh ditukar ganti dalam diagnosis awal penyakit dan perubatan peribadi. Mencapai ketepatan tinggi dan kepekaan tinggi biosensor tidak dapat dipisahkan daripada proses pembuatan mikro-nano termaju.

Fotolitografi: Lukisan halus corak mikroskopik

Fotolitografi ialah langkah utama dalam proses pembuatan mikro-nano biosensor, yang serupa dengan membuat lukisan halus dalam dunia mikroskopik. Di bawah konsep pemesinan ketepatan CNC, proses fotolitografi menggunakan peralatan fotolitografi untuk memindahkan corak litar yang direka kepada bahan asas melalui fotoresist. Pertama, lapisan fotoresist digunakan secara sama rata pada permukaan substrat pra-rawatan seperti wafer silikon. Photoresist adalah seperti kanvas pelukis, menunggu untuk "dicat" dengan corak yang tepat. Seterusnya, topeng diterangi oleh sumber cahaya seperti cahaya ultraungu, dan corak pada topeng akan dipancarkan ke fotoresist. Selepas pendedahan, sifat kimia photoresist berubah Dalam proses pembangunan seterusnya, bahagian terdedah fotoresist akan dibubarkan dan dikeluarkan, meninggalkan corak photoresist pada substrat yang konsisten dengan corak topeng. Ketepatan corak ini boleh mencapai tahap mikron atau bahkan nanometer, meletakkan asas untuk pemprosesan seterusnya. Sebagai contoh, apabila mengeluarkan biosensor untuk mengesan biomarker tertentu, proses fotolitografi boleh mentakrifkan dengan tepat corak elektrod sensor dan struktur mikrobendalir, memastikan bahawa biomolekul boleh berinteraksi dengan tepat dengan elemen pengecaman pada permukaan sensor, meningkatkan ketepatan pengesanan.

Teknologi etsa: ukiran teliti dunia mikroskopik

Proses etsa mengikut langkah fotolitografi Ia seperti seorang pengukir dalam dunia mikroskopik, seterusnya mengukir corak yang dibentuk oleh fotolitografi. Dalam bidang pemesinan ketepatan, proses etsa terbahagi terutamanya kepada etsa basah dan etsa kering. Goresan basah menggunakan larutan kimia untuk menghakis bahan substrat secara selektif. Sebagai contoh, untuk substrat silikon, larutan etsa tertentu boleh digunakan untuk menghakis bahan silikon yang tidak dilindungi oleh photoresist, sambil mengekalkan silikon di kawasan yang diliputi oleh photoresist, dengan itu membentuk struktur mikro-nano yang dikehendaki. Kaedah ini mempunyai kadar goresan yang lebih tinggi dan isotropi yang lebih baik, tetapi terdapat cabaran tertentu dalam mengawal ketepatan goresan. Goresan kering mengetsa substrat dengan bantuan plasma dan cara lain. Dalam persekitaran plasma, ion aktif bertindak balas dengan bahan substrat, mencapai penyingkiran bahan yang tepat. Goresan kering mempunyai ketepatan goresan yang lebih tinggi dan anisotropi yang lebih baik, dan boleh menghasilkan struktur mikro-nano yang lebih halus dan menegak. Dalam pemprosesan komponen perubatan, proses etsa kering boleh memenuhi keperluan ketat untuk struktur ketepatan tinggi untuk pembuatan mikrobendalir dan komponen sensitif skala nano biosensor.

Proses salutan: memberikan penderia sifat unik

Proses salutan juga memainkan peranan yang amat diperlukan dalam pembuatan mikro-nano biosensor. Melalui salutan, satu atau lebih lapisan filem nipis dengan fungsi tertentu boleh ditambah pada permukaan penderia, memberikan sifat unik penderia. Dengan sokongan teknikal berkaitan pemesinan CNC, kaedah salutan yang biasa digunakan termasuk pemendapan wap fizikal (PVD) dan pemendapan wap kimia (CVD). Proses PVD membentuk filem nipis seragam dengan menyejat logam atau bahan lain dan mendepositkannya pada permukaan substrat. Sebagai contoh, filem emas nipis disalut pada permukaan biosensor Emas mempunyai kekonduksian dan biokompatibiliti yang baik, yang boleh meningkatkan kecekapan pengaliran isyarat sensor dan menyediakan permukaan yang ideal untuk penetapan molekul biologi. Proses CVD menggunakan tindak balas kimia untuk membentuk filem nipis pada permukaan substrat. Kaedah ini boleh menghasilkan filem berkualiti tinggi dengan komposisi terkawal dengan tepat, yang sesuai untuk pembuatan salutan dengan fungsi khas, seperti salutan berfungsi yang digunakan untuk meningkatkan penjerapan terpilih penderia kepada molekul biologi tertentu.

Proses pembuatan mikro-nano pemesinan ketepatan biosensor, melalui satu siri operasi yang halus seperti litografi, etsa dan salutan, adalah seperti ciptaan artistik yang indah dalam dunia mikroskopik Ia memberikan sokongan teknikal yang kukuh untuk prestasi tinggi dan pengecilan biosensor, dan menggalakkan kemajuan dalam banyak bidang seperti perubatan dan alam sekitar.