张 雄,高作轩,高开放,师丽红,李菲菲,樊博麟,陈立品,昝知韬,陈洪建,阎文博

(1.河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300130；2.天津城建大学理学院，天津 300384)

0 引 言

生物光子芯片集生物培养、输运及检测功能于一体，可快速、高效地实现对单细胞的操控、分类和检测分析。铌酸锂材料特有的生物细胞调控作用[1]以及铌酸锂基表面声波和光波导技术[2]在光电集成以及微流控领域的发展前景，使基于铌酸锂的生物光子芯片设计和制备成为未来光子学发展的一个新方向[2-3]。

近年来，基于铌酸锂的光伏操控技术逐渐引起人们的关注[4-5]，并有望成为铌酸锂基生物光子芯片[6]微流体操控功能的关键支撑技术。该光伏微流体操控技术通常使用具有显著光生伏特效应的过渡金属(铁、铜等)掺杂[6]的铌酸锂晶体作为衬底，利用铌酸锂表面空间调控的非均匀光伏空间电荷场对流体目标的静电作用来实现非接触操控。相比于传统微流控芯片中全电数字化的生物流体操控技术[7]，铌酸锂基光伏操控既不需要外部电源供电也不需要复杂电极的制备，因此可以最大程度地避免外界通过供电通路和电极带来的对内部生物环境的污染和干扰。

与传统的光镊操控相比，铌酸锂基光伏微流体操控具有以下技术优势：(1)本质上是一种空间静电作用，其作用力可达μN量级(远高于传统光镊pN级别的作用力)，能够轻松克服微流体运动所涉及的表面张力、界面黏附力和流体粘滞力等阻力从而实现对微流体的高效操控；……