一种基于有机光电材料的光镊装置

本发明涉及用于操控微物体的光镊装置，具体涉及基于有机光电材料的光镊装置以及包含该光镊装置的微流体设备。

背景技术：

1、光镊是一种将光敏材料与介电泳方法相结合的操控技术，已用于单细胞分离与操作。常规光镊采用三明治结构，上层是氧化铟锡(ito)玻璃、中间层为微腔、下层为沉淀光敏材料(如氢化非晶硅)的ito玻璃。将交流电压施加在上下层导电玻璃上，在无光条件下，光敏材料阻抗很大，可近似绝缘，两极板间形成均匀电场；当光学图案投影到光敏材料上时，发生光电效应，光敏材料的曝光部分产生大量光生载流子从而导致局部阻抗急剧减小，其电压差大于未曝光处，最终形成空间非均匀电场，由此产生介电泳力实现对微粒的操纵。在生物细胞操纵中环境温度的控制是非常重要的环节，由于介电泳工作时会产生焦耳热，且在高电导率溶液中(如生理学溶液)发热将更加严重。因此，在高电导率溶液中工作时，传统光镊产生大量热量，会对细胞产生损伤。

2、us 7,956,339 b2公开了基于光电晶体管的光镊，晶体管由阵列式的双极型光电晶体管单元组成，其结构为一个n型重掺杂的发射极、p掺杂的基极和n型轻掺杂的集电极。该专利显示，在磷酸盐缓冲液中，hela细胞和jurkat细胞的操纵速度分别达到了10μm/s和8μm/s，而所使用的光功率仅为16w/cm2。该晶体管光镊利用较小的光功率达到较大的操纵速度。在高电导率溶液中工作时，基于光电晶体管的光镊相对于传统光镊所需的光功率显著降低，较低的光功率可以减少发热并避免生物样本的光损伤。然而，基于光电晶体管的光镊装置需要依赖于硅、锗半导体加工技术，所涉及的工艺程序复杂、设备昂贵。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的一个或多个缺陷，本发明的目的是提供一种基于有机光电材料的光镊装置。该光镊装置能够以更低的电压工作并且可以实现更大的物体移动速度。

2、实现本发明目的的技术方案是：一种基于有机光电材料的光镊装置，包括：第一电极、第二电极、覆盖所述第二电极的光敏层，以及设置在所述光敏层和所述第一电极之间用于放置介质溶液的微腔；其中所述光敏层为有机光电薄膜即pbdb-t:itic共混薄膜，该薄膜由聚合物苯并二噻吩二酮的衍生物(pbdb-t)为给体和基于茚并二噻吩的非富勒烯(itic)为受体组成，通过旋涂、退火后得到；，介质溶液中分散体积占比1％的聚苯乙烯小球。

3、在一些实施方式中，所述光镊装置还包括空穴传输层或电子传输层，所述空穴传输层和所述电子传输层分布在所述光敏层的上下表面，并分别与所述光敏层上下表面直接接触，与所述光敏层构成三明治结构。其中，空穴传输层为nio薄膜，所述电子传输层为zno薄膜。

4、在一些实施方式中，所述第一电极和/或所述第二电极包括氧化铟锡薄膜和基底，所述氧化铟锡薄膜设置在基底上，所述基底为玻璃。

5、在一些实施方式中，第一电极、第二电极通过电源连接。

6、在一些实施方式中，所述光镊装置还包括覆盖所述光敏层的保护层。

7、在一些实施方式中，介质溶液为10wt％的十二烷基硫酸钠(sds)溶液，其ph值为7.2。

8、与现有技术相比，本发明在光镊装置中使用有机光电材料pbdb-t:itic共混薄膜替代无机光电材料或晶体管阵列，降低了用于产生dep力的电压，并且显著的降低了工艺复杂度和成本。

技术特征：

1.一种基于有机光电材料的光镊装置，其特征在于，包括：第一电极、第二电极、覆盖所述第二电极的光敏层，以及设置在所述光敏层和所述第一电极之间用于放置介质溶液的微腔；其中所述光敏层为有机光电薄膜即pbdb-t:itic共混薄膜，该薄膜由聚合物苯并二噻吩二酮的衍生物pbdb-t为给体和基于茚并二噻吩的非富勒烯itic为受体组成，通过旋涂、退火后得到。

2.如权利要求1所述的光镊装置，其特征在于，所述光镊装置还包括空穴传输层或电子传输层，所述空穴传输层和所述电子传输层分布在所述光敏层的上下表面，并分别与所述光敏层上下表面直接接触，与所述光敏层构成三明治结构。

3.如权利要求2所述的光镊装置，其特征在于，空穴传输层为nio薄膜，所述电子传输层为zno薄膜。

4.如权利要求1所述的光镊装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均包括氧化铟锡薄膜和基底，所述氧化铟锡薄膜设置在基底上，所述基底为玻璃。

5.如权利要求1所述的光镊装置，其特征在于，第一电极、第二电极通过电源连接。

6.如权利要求1所述的光镊装置，其特征在于，所述光镊装置还包括覆盖所述光敏层的保护层。

7.如权利要求1所述的光镊装置，其特征在于，介质溶液为10wt%的十二烷基硫酸钠溶液，其ph值为7.2。

8.如权利要求1或7所述的光镊装置，其特征在于，介质溶液中分散体积占比1%的聚苯乙烯小球。

技术总结本发明公开了一种基于有机光电材料的光镊装置，包括：第一电极、第二电极、覆盖所述第二电极的光敏层，以及设置在所述光敏层和所述第一电极之间用于放置介质溶液的微腔；其中所述光敏层为有机光电薄膜即PBDB‑T:ITIC共混薄膜，该薄膜由聚合物苯并二噻吩二酮的衍生物PBDB‑T为给体和基于茚并二噻吩的非富勒烯ITIC为受体组成，通过旋涂、退火后得到。本发明在光镊装置中使用有机光电材料替代无机光电材料或晶体管阵列，降低了用于产生DEP力的电压，并且在工艺复杂程度和成本方面显著降低。技术研发人员：张德库,王鼎文,王克鸿受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18