通过表面组装活性官能团键合两个固体平面的方法

摘要

本发明属于生物芯片或微机电器件键合技术领域，具体涉及一种通过表面组装活性官能团在中等温度键合两个含有硅、氧或金属离子等元素的固体平面的新方法。其条件和步骤包括：①将硅片、石英或玻璃等固体表面清洗羟基化，②将羟基化片基表面氨基化，其特征是还包括：③利用双官能团或多官能团化合物单体在氨基化片基表面组装成单层膜或多层膜，④最后将表面组装有相同或不同活性官能团膜的两个固体平面紧密接触，在适当的温度，压力和真空度下发生反应形成共价键。这样通过双官能团或多官能团分子的组装膜将两个固体平面键合，实现了在分子水平上键合两个固体平面。

主权项

1.一种通过表面组装活性官能团键合两个固体平面的方法，其条件和步骤包括：(1)将含有硅元素或氧元素或金属离子的固体平面清洗并羟基化；(2)用氨基硅氧烷试剂与固体平面上的羟基反应进行表面氨基化；其特征在于还包括如下步骤：(3)将含有双官能团或多官能团的化合物单体和催化剂溶解在各类单体的良性溶剂中，所述的化合物单体与良性溶剂的配比为0.1-10mg/ml，再放入氨基化的固体平面，在温度为20-200℃和氮气保护条件下反应3-24小时，固体平面上的氨基与双官能团化合物的一个活性官能团反应组装成单层分子膜，膜的末端还有剩余的另一个活性官能团；或者再将该组装成单层分子膜的固体平面放入含有二胺或多胺单体的良性溶剂中，与二胺或多胺组装成双层分子膜，其末端官能团为氨基；或者再将该组装成双层分子膜平面固体交替重复与上述不同活性双官能团化合物间的组装反应，在固体平面上组装成多层分子膜，(4)将组装成单层分子膜、双层分子膜或多层分子膜的表面带有不同活性官能团的两个固体平面紧密接触放入夹具中压紧；再将夹具放入真空加热炉中，在100-400℃和10mmHg以下的真空度的条件下反应3-10小时，然后以每小时15℃的降温速度降至室温，膜表面带有不同活性官能团的两个固体平面之间发生固-固反应形成共价键，将两个固体平面达到分子水平的稳固的AB型键合；所述的含有硅元素或氧元素或金属离子的固体平面为单晶硅、氧化硅、掺杂金属元素的化学改性氧化硅、石英或玻璃的固体平面；上述(3)中所说的：双官能团或多官能团化合物的单体是如下的A、B、C、或D四类化合物中的一种，其与E中的胺类进行组装反应生成单层膜或交替重复组装反应生成多层膜：A.酐类化合物是分子中包含两个或多个酐基的化合物：B.异氰酸酯类是分子中包含两个或多个异氰酸酯基的化合物：OCN-R-NCOC.酰卤类化合物是分子中带有两个或多个酰卤基的化合物：D.醛类化合物是分子中带有两个或多个醛基的化合物：OHC-R-CHOE.胺类化合物是分子中带有两个或多个氨基的化合物：H₂N-R-NH₂上述各式中的R是带有芳香的、脂肪的、环状的或杂环基团的分子链，X为卤素：F，Cl，Br和I；在固体平面上组装分子膜是在双官能团或多官能团化合物单体的良性溶剂中进行的固-液反应，所选用的良性溶剂和催化剂是：对于酐类化合物，是用N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、甲酚、间甲酚、对氯酚或N-甲基吡咯烷酮做溶剂；与化合物单体摩尔比为0.5-1.0的异喹啉或三乙胺做催化剂；对于异氰酸酯类化合物，是用N，N’-二甲基甲酰胺或N，N’-二甲基乙酰胺做溶剂；对于醛类化合物，是用甲醇、乙醇、四氢呋喃或N，N’-二甲基甲酰胺或N，N’-二甲基乙酰胺做溶剂；占溶剂体积比为0.05％的乙酸或甲酸做催化剂；对于双酰氯类化合物，是用二氯甲烷，氯仿、甲苯、苯或四氯化碳做溶剂；占溶剂体积比为1-5％的三乙胺、吡啶、N-甲基吡啶或N，N’-二甲基吡啶做催化剂。