Strukturierte Schichtanordnung und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Schichtanordnung

GEBIET DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine strukturierte Schichtanordnung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Schichtanordnung. STAND DER TECHNIK

Um über optische Analyseverfahren aus biologischen Molekülen bestehende Materialproben zu untersuchen, ist es oftmals erforderlich, die auf einem Trägersubstrat angeordneten, schichtförmigen Materialproben in vorgegebener Art und Weise zu strukturieren. Das heißt, es müssen alternierend angeordnete Teilbereiche in einer bestimmten geometrischen Form auf dem Trägersubstrat geschaffen werden, in denen die Materialproben vorhanden sind bzw. nicht vorhanden sind. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass das Trägersubstrat lokal geeignet modifiziert wird. In bestimmten Teilbereichen des Trägersubstrats haften dann die entsprechenden biologischen Moleküle, in anderen Teilbereichen werden diese abgestoßen. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die Veröffentlichung G. Panzarasa, G. Soliveri, Photocatalytic Lithography, Appl. Sei. 2019, 9, p. 1266 verwiesen. Nachteilig an einem derartigen Vorgehen ist, dass die funktionellen Schichten lediglich aus einem einzigen Material bestehen, das durch externe Einflüsse wie z.B. Licht modifiziert wird. Dadurch ist keine Langzeitstabilität der Materialprobe gewährleistet.

Ferner ist bekannt, eine auf dem Trägersubstrat flächig aufgebrachte Haftschicht für die Materialprobe lokal zu zerstören. Auf diese Art und Weise werden nicht-haftende Teilbereiche des Trägersubstrats freigelegt, in denen sich dann keine biologischen Moleküle der Materialprobe befinden. Eine derartige Strukturierungsvariante ist z.B. in der US 2005/0266319 A1 offenbart. Dort wird vorgeschlagen, eine Mischung aus einem zellanbindenden Material in Form von Aminosilan und einem Binder-Material, z.B. photokatalytisch-aktive Titanoxid-Nanopartikel, auf einem Trägersubstrat in einer homogenen Schicht aufzubringen. Diese Schicht wird dann in einem Photolithographie-Prozess über eine Maskenstruktur mit UV-Strahlung belichtet, wodurch die photokatalytische Eigenschaft des Binder-Materials die zellbindende Eigenschaft des Aminosilans in vorgegebenen Teilbereichen lokal selektiv zerstört. Nachteilig an diesem Verfahren ist zum einen, dass ein aufwändiger maskenbasierter Photolithographie-Prozess zur Strukturierung benötigt wird. Zum anderen degradieren auch die bindenden Bereiche langfristig.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine strukturierte Schichtanordnung anzugeben, die insbesondere für optische Analyseverfahren in biologischen und/oder medizinischen Anwendungen geeignet und mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist. Ferner soll ein geeignetes Herstellverfahren für eine derartige Schichtanordnung angegeben werden. Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine strukturierte Schichtanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Maßnahmen, die in den jeweils abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind.

Die erfindungsgemäße strukturierte Schichtanordnung umfasst ein planares Trägersubstrat und eine strukturierte Chrom-Schicht, die aus Chrom- Bereichen besteht, die alternierend mit unbeschichteten Bereichen des Trägersubstrats auf einer funktional-wirksamen Seite des Trägersubstrats angeordnet sind. Über der strukturierten Chrom-Schicht befindet sich eine flächige Reaktiv-Schicht, die in Teilbereichen überden Chrom-Bereichen eine höhere photokatalytische Aktivität aufweist als in Teilbereichen über den unbeschichteten Bereichen des Trägersubstrats.

Vorzugsweise ist die Reaktiv-Schicht aus Titanoxid TiO _x , mit x = 2 - 4, ausgebildet; dabei bestehen die Teilbereiche mit höherer photokatalytischer Aktivität überwiegend aus anatas-reicheren Titanoxid und die Teilbereiche mit geringerer photokatalytischer Aktivität überwiegend aus rutil-reicheren Titanoxid.

Es ist möglich, dass die Reaktiv-Schicht aus Titanoxid eine Dicke im Bereich 30nm - 300nm aufweist.

Die Chrom-Schicht kann eine Dicke im Bereich 30nm - 150nm aufweisen.

Desweiteren kann die Chrom-Schicht einen Stickstoff-Gehalt im Bereich 15 At% - 25 At% aufweisen. Mit Vorteil ist das Trägersubstrat aus einem der folgenden Materialien ausgebildet:

- Glas

- Glaskeramik

- optisch transparenter Kristall

Ferner kann vorgesehen sein, dass über der Reaktiv-Schicht eine Biofunktions-Schicht angeordnet ist.

Dabei kann die Biofunktions-Schicht zur spezifischen Anbindung oder Anlagerung von biologischen Molekülen auf der Biofunktions-Schicht ausgebildet sein.

Mit Vorteil enthält die Biofunktions-Schicht hierbei eine oder mehrere der folgenden funktionellen Gruppen:

- Amino

- Epoxy

- Carboxyl

- Hydroxyl

- Thiol

- Azide

Alternativ ist auch möglich, dass die Biofunktions-Schicht ausgebildet ist, um die Anbindung oder Anlagerung von biologischen Molekülen auf der Biofunktions-Schicht zu hemmen oder zu verhindern.

In diesem Fall enthält die Biofunktions-Schicht vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden funktionellen Gruppen:

- PEG-Polymer

- PEO-Polymer

- HMDS

- mit Fluor terminierte Kohlenwasserstoffketten

- abgesättigte Kohlenwasserstoffketten Desweiteren kann vorgesehen sein, dass die Biofunktions-Schicht

- aus einer selbstassemblierten Monolage besteht, oder

- aus einem Organosilan besteht, das ein amorphes Siliziumoxid-Netzwerk zur Reaktiv-Schicht bildet.

Hierbei ist möglich, dass die Biofunktions-Schicht aus einem der folgenden Materialien besteht:

- 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES)

- 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS)

- N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane (AEAPTES)

- N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS)

- N-(6-aminohexyl)aminomethyltriethoxysilane (AHAMTES)

- 3-aminopropyldiisopropylethoxysilane (APDIPES)

Desweiteren ist möglich, dass über der Reaktiv-Schicht als Funktions-Schicht eine Hexamethyldisilazan-Schicht angeordnet ist.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass über der Reaktiv-Schicht als Funktions-Schicht ein Negativ-Photolack angeordnet ist.

Desweiteren ist möglich, dass unmittelbar auf der funktionell-wirksamen Seite des Trägersubstrats eine flächige Reflektor-Schicht angeordnet ist, die flächig von einer Dielektrikums-Schicht bedeckt ist, und wobei die strukturierte Chrom-Schicht auf der Dielektrikums-Schicht angeordnet ist.

Dabei kann die Reflektor-Schicht aus einem Metall und die Dielektrikums- Schicht aus Siliziumdioxid bestehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer strukturierten Schichtanordnung sieht folgende Verfahrensschritte vor:

- Bereitstellen eines planaren Trägersubstrats, - Aufbringen einer strukturierten Chrom-Schicht auf der funktional-wirksamen Seite des Trägersubstrats, die aus Chrom-Bereichen besteht, die alternierend mit unbeschichteten Bereichen des Trägersubstrats angeordnet sind,

- Aufbringen einer flächigen Reaktiv-Schicht auf der funktional-wirksamen Seite des Trägersubstrats über der strukturierten Chrom-Schicht, wobei in der Reaktiv-Schicht über den Chrom-Bereichen Teilbereiche mit einer höheren photokatalytischen Aktivität ausgebildet werden als in den Teilbereichen der Reaktiv-Schicht oberhalb der unbeschichteten Bereiche des Trägersubstrats.

Dabei wird als Reaktiv-Schicht vorzugsweise eine Titanoxid-Schicht über einen Niedertemperatur-Sputterprozess mit einer Dicke im Bereich 30nm - 300nm aufgebracht.

Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung sowie des entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung derselben ist anzuführen, dass zur Aktivierung der Photokatalyse in den gewünschten Teilbereichen kein aufwändiger, maskenbasierter Photolithographieprozess erforderlich ist. Die Strukturierung kann deutlich vereinfacht über eine flächige Beleuchtung des Trägersubstrats mit geeigneter elektromagnetischer Strahlung erfolgen. Es resultiert eine strukturierte Schichtanordnung, die in biologischen und/oder medizinischen Analytik-Systemen mit optischen Ausleseverfahren vielfältig eingesetzt werden kann. Ferner erweist sich als vorteilhaft, dass sich die biologischen Moleküle durch einen Reinigungsschritt z.B. mit Hilfe von UV-Ozon-Anlagen oder Reinigungs-Plasma entfernen lassen, wodurch die strukturierte Schichtanordnung wieder regeneriert wird und damit wiederverwendet werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung seien anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Es zeigen

Figur 1a - 1d jeweils verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung in einer vergrößerten Querschnittsansicht;

Figur 3a - 3c jeweils weitere Verfahrensschritte im Zusammenhang mit dem Aufbringen einer Biofunktions-Schicht auf der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung;

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung in einer Querschnittsansicht;

Figur 5a - 5e jeweils verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Anhand der Figuren 1a - 1d werden im Folgenden zunächst verschiedene Verfahrensschritte zum Herstellen einer strukturierten Schichtanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Anschließend werden weitere Details zur erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung mittels der vergrößerten Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels in Figur 2 näher beschrieben. Zunächst wird gemäß Figur 1a ein geeignetes plattenförmiges bzw. planares Trägersubstrat 10 bereitgestellt, das in einer bevorzugten Ausführungsform aus Glas ausgebildet ist; beispielsweise geeignet wären etwa die Glassorten D263, BF33 oder Quarzglas. Alternativ hierzu wäre etwa auch die Verwendung von Glaskeramiken wie z.B. Zerodur oder aber geeignete optisch transparente Kristalle wie z.B. ZnSe oder KBr als Material für das Trägersubstrat 10 möglich, das in einer geeigneten plattenförmigen bzw. planaren Form bereitzustellen wäre. Grundsätzlich erweist sich als vorteilhaft, wenn das entsprechende Trägersubstrat-Material eine möglichst geringe Autofluoreszenz besitzt.

Der nachfolgend erläuterte Aufbau der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung erfolgt im dargestellten Beispiel auf der nach oben gerichteten Seite des Trägersubstrats 10, die im weiteren Verlauf der Beschreibung auch als funktional-wirksame Seite des Trägersubstrats 10 bezeichnet sei. Selbstverständlich stellt dies keinerlei Beschränkung in Bezug auf die Orientierung dieser Seite des Trägersubstrats 10 dar.

Wie in Figur 1 b gezeigt, wird dann in einem weiteren Verfahrensschritt eine Chrom-Schicht 20 ganzflächig auf der funktional-wirksamen Seite des Trägersubstrats 10 mit einer Dicke im Bereich 30nm - 150nm aufgebracht; die Chrom-Schicht 20 weist vorzugsweise einen Stickstoff-Gehalt im Bereich 15 At% - 25 At% auf, bevorzugt 18 At% - 22 At%. Zum Aufbringen der Chrom- Schicht 20 auf dem Trägersubstrat 10 kann z.B. ein Sputter-Verfahren eingesetzt werden.

Nachfolgend wird die Chrom-Schicht 20 lithographisch strukturiert. Hierzu werden über ein geeignetes Lithographie-Verfahren Teile der flächigen Chrom-Schicht 20 auf dem Trägersubstrat 10 entfernt, so dass nach diesem weiteren Verfahrensschritt eine strukturierte Chrom-Schicht 20' auf der funktional-wirksamen Seite des Trägersubstrats 10 vorliegt, wie dies in Figur 1c dargestellt ist. Die resultierende, strukturierte Chrom-Schicht 20' besteht dann aus Chrom-Bereichen 20.1 ', die alternierend mit unbeschichteten Bereichen 20.2' des Trägersubstrats 10 auf der funktional-wirksamen Seite des Trägersubstrats 10 angeordnet sind.

Daraufhin wird gemäß Figur 1d in einem weiteren Verfahrensschritt eine flächige Reaktiv-Schicht 30 auf der funktional-wirksamen Seite des Trägersubstrats 10 über der strukturierten Chrom-Schicht 20' aufgebracht. Als Material für die Reaktiv-Schicht 30 ist im vorliegenden Beispiel Titanoxid TiOx vorgesehen, mit x = 2 - 4. Bevorzugt wird x im Bereich x = 2,9 - 3,6 an der TiOx-Oberfläche gewählt. Das Titanoxid wird hierbei über einen Niedertemperatur-Sputterprozess mit einer Dicke im Bereich 30nm - 300nm über der strukturierten Chrom-Schicht 20' abgeschieden. Dabei bilden sich in der Reaktiv-Schicht 30 T eilbereiche 30.1 , 30.2 aus, die eine unterschiedliche photokatalytische Aktivität aufweisen. Unter photokatalytischer Aktivität sei in diesem Zusammenhang verstanden, dass durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung - wie z.B. Licht in einem geeigneten Wellenlängenbereich - eine bestimmte chemische Reaktion im entsprechenden Material auslösbar ist.

Über den Chrom-Bereichen 20.1 ' bilden sich dabei Teilbereiche 30.1 der Reaktiv-Schicht 30 mit einer höheren photokatalytischen Aktivität als in den Teilbereichen 30.2 der Reaktiv-Schicht 30 über den unbeschichteten Bereichen 20.2' des Trägersubstrats 10. Dies ist darauf zurückzuführen, dass oberhalb der Chrom-Bereiche 20.1 anatas-reicheres Titanoxid in den Teilbereichen 30.1 der Reaktiv-Schicht 30 aufwächst, das eine höhere photokatalytische Aktivität besitzt als das über den unbeschichteten Bereichen 20.2' aufwachsende rutil-reichere Titanoxid in den Teilbereichen 30.2. Die anatas-reichere Phase des Titanoxids besitzt eine deutlich höhere photokatalytische Aktivität als die rutil-reichere Phase des Titanoxids. In der anatas-reicheren Phase des Titanoxids kann im Folgenden dann durch Bestrahlung mit Licht in einem geeigneten Wellenlängenbereich eine bestimmte chemische Reaktion ausgelöst werden, wie nachfolgend noch erläutert wird. Eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung ist in Figur 2 gezeigt. Wie daraus ersichtlich, wächst auf den Chrom-Bereichen 20.1 ' das anatas- reichere Titanoxid in den Teilbereichen 30.1 der Reaktiv-Schicht 30 in Kristalliten senkrecht zur Trägersubstrat-Oberfläche auf. In den unbeschichteten Bereichen 20.2' des Trägersubstrats 10 hingegen wächst das rutil-reichere Titanoxid in den Teilbereichen 30.2 der Reaktiv-Schicht 30 auf. In den Teilbereichen 30.1 mit der anatas-reicheren Phase des Titanoxids werden dabei etwas größere Kristallite ausgebildet als in den Teilbereichen 30.2 mit der rutil-reicheren Phase des Titanoxids; somit liegt in den Teilbereichen 30.1 mit der anatas-reicheren Phase des Titanoxids eine etwas geringere Dichte der Reaktiv-Schicht 30 als in den Teilbereichen 30.2 mit der rutil-reicheren Phase des Titanoxids vor.

Während des Aufwachsens der Reaktiv-Schicht 30 bilden sich in den Grenzbereichen aneinandergrenzender Teilbereiche 30.1 , 30.2 zwischen den beiden Phasen des Titanoxids feste Korngrenzen aus, über die die minimalen Strukturbreiten der Reaktiv-Schicht 30 vorgegeben sind. An der Oberfläche der Reaktiv-Schicht 30 resultieren Übergangsbereiche zwischen den verschiedenen Teilbereichen mit einer lateralen Ausdehnung im Nanometer- Bereich, typisch sind hier etwa einige 10 Nanometer.

Auf diese Art und Weise können der erfindungsgemäßen Schichtanordnung somit alternierende photokatalytische Eigenschaften eingeprägt werden, die insbesondere auch langzeitstabil sind. Wie sich eine derartige strukturierte Schichtanordnung geeignet nutzen lässt, um daran räumlich strukturiert biologische Moleküle wie z.B. Proteine oder Nukleinsäuren zu analytischen Zwecken anzulagern, wird im Folgenden anhand eines Beispiels mit Hilfe der Figuren 3a - 3d erläutert.

Hierbei ist in Figur 3a dargestellt, wie auf der erfindungsgemäßen Schichtanordnung gemäß Figur 1d bzw. Figur 2 über der Reaktiv-Schicht 30 zunächst eine Biofunktions-Schicht 40 angeordnet wird. Die Biofunktions- Schicht 40 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur spezifischen Anbindung oder Anlagerung von biologischen Molekülen auf der freien Oberseite der Biofunktions-Schicht 40 ausgebildet. Sie enthält hierbei eine oder mehrere der folgenden funktionellen Gruppen:

- Amino (-NH ₂ , NH ₃ ⁺ , etc.)

- Epoxy

- Carbox (-COOH)

- Hydroxyl (-OH)

- Thiol

- Azide

Die Anordnung einer derartigen Biofunktions-Schicht 40 ist erforderlich, da die aus Titanoxid gebildete Reaktiv-Schicht 30 zwar aufgrund ihrer nichttoxischen Eigenschaften biokompatibel ist, aber keine kovalenten Bindungen mit biologischen Molekülen eingehen kann, sondern lediglich adsorbierte Anlagerungen von geeigneten Molekülen.

Die Biofunktions-Schicht 40 besteht im vorliegenden Beispiel aus einem Organosilan in Form eines Aminosilans, das über ein geeignetes Abscheideverfahren wie z.B. ein PECVD-Verfahren oder einem Exsikkator- Verfahren flächig auf der Schichtanordnung über der Reaktiv-Schicht 30 abgeschieden wird. Bei der Abscheidung von Aminosilanen werden die Alkylgruppen vom Silizium-Atom abgespalten, so dass die frei werdende Bindung am Silizium-Atom über ein Sauerstoffatom an die Substratoberfläche binden kann. Dies führt zur Ausbildung eines amorphen Siliziumoxid- Netzwerks, durch das die Biofunktions-Schicht 40 mit der darunter befindlichen Reaktiv-Schicht 30 stabil verbunden ist.

Konkret eignen sich z.B. die nachfolgend aufgeführten Materialien besonders gut als Biofunktions-Schichten 40:

- 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES)

- 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS)

- N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane (AEAPTES)

- N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAPTMS) - N-(6-aminohexyl)aminomethyltriethoxysilane (AHAMTES)

- 3-aminopropyldiisopropylethoxysilane (APDIPES)

Im folgenden Verfahrensschritt wird dann die funktional-wirksame Seite der erfindungsgemäßen Schichtanordnung mit der darauf angeordneten Biofunktions-Schicht 40 mit elektromagnetischer Strahlung 50 flächig beleuchtet. Konkret vorgesehen ist hier eine Beleuchtung mittels einer geeigneten UV-Lichtquelle im ultravioletten Wellenlängenbereich zwischen 200nm - 400nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich 350nm - 400nm. Aufgrund der Bestrahlung resultiert nunmehr in den photokatalytisch-aktiven Teilbereichen 30.1 der Reaktiv-Schicht 30 mit anatas-reicherem Titanoxid eine bindungszerstörende Wirkung. Durch die Photokatalyse brechen in diesen Teilbereichen 30.1 die organischen Bindungen zur darüber befindlichen Biofunktions-Schicht 40 auf und das entsprechende Material der Biofunktions-Schicht 40 verliert dort lokal seine Bindungsfähigkeit. In den Teilbereichen 30.2 der Reaktiv-Schicht 30 mit dem rutil-reicheren Titanoxid resultiert aufgrund der dort geringen photokatalytischen Aktivität durch die UV-Bestrahlung keine Zerstörung der Bindungen zur darüber angeordneten Biofunktions-Schicht 40.

Nach der entsprechenden Bestrahlung liegt dann die in Figur 3c veranschaulichte strukturierte Anordnung der Biofunktions-Schicht 40' oberhalb der Reaktiv-Schicht 30 vor. Diese kann dann genutzt werden, um beispielsweise zu Analysezwecken eine strukturierte Anordnung von Biomolekülen auszubilden, die sich über die Aminogruppen (-NH2, NH ₃ ⁺ , etc.) in den verbliebenen Bereichen der strukturierten Biofunktions-Schicht 40' anlagern können.

In einer alternativen Ausführungsform zum vorstehend erläuterten Beispiel kann die Biofunktions-Schicht auch derart ausgebildet sein, dass darüber die Anbindung oder Anlagerung von biologischen Molekülen auf der Biofunktions- Schicht gehemmt oder aber verhindert wird. In diesem Fall enthält die Biofunktions-Schicht eine oder mehrere der folgenden funktionellen Gruppen:

- PEG-Polymer - PEO-Polymer

- HMDS

- mit Fluor terminierte Kohlenwasserstoffketten

- abgesättigte Kohlenwasserstoffketten

Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Biofunktions-Schicht aus einer selbstassemblierten Monolage besteht. Dies können unter anderem Organophosphonate oder Organosilane, mit geeigneten bindenden bzw. nicht-bindenden Eigenschaften sein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung ist in Figur 4 gezeigt.

In dieser Variante ist vorgesehen, dass unmittelbar auf der funktionellwirksamen Seite des Trägersubstrats 110 eine flächige Reflektor-Schicht 150 angeordnet ist, die von einer Dielektrikums-Schicht 160 bedeckt ist. Hierbei führt die Reflektor-Schicht 150 in Kombination mit einer geeignet gewählten Schichtdicke des Dielektrikums zu einer Felderhöhung im Bereich der Biomoleküle, was letztendlich in einer höheren Signal-Ausbeute resultiert. Als Folge wird die Sensitivität des optischen Ausleseverfahrens erhöht. Auf der Dielektrikums-Schicht 160 ist dann erst die strukturierte Chrom-Schicht 120 angeordnet, darüber wie in den vorhergehenden Beispielen die Reaktiv- Schicht 130. Als Materialien für die Reflektor-Schicht kommen insbesondere Metalle wie z.B. Aluminium oder Chrom in Betracht; für die Dielektrikums- Schicht ist die Verwendung von Siliziumdioxid möglich. In einem konkreten Ausführungsbeispiel mit einer Fluoreszenz-Anregungswellenlänge von 490nm ist auf dem Trägersubstrat 110 eine Reflektorschicht aus Aluminium mit einer Schichtdicke im Bereich 80nm - 100nm angeordnet. Darauf wird eine Dielektrikums-Schicht 160 aus Siliziumdioxid wahlweise mit einer Schichtdicke im Bereich 10nm - 30nm oder 180nm - 200nm aufgebracht. Diese ist mit einer Chromschicht beschichtet, die eine Schichtdicke im Bereich 30nm - 150nm aufweist, welche nach der Strukturierung dann mit einer 160nm dicken Titanoxid-Schicht bedeckt wird. In den Figuren 5a - 5d sind verschiedene Schritte zur Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen strukturierten Schichtanordnung gezeigt. Hierbei kommt als strukturierbare Funktions- Schicht 240 ein Negativ-Photolack zum Einsatz, der gemäß Figur 5a über einen Spin-On Prozess auf der Reaktiv-Schicht 230 aufgetragen wird. Wie in Figur 5b gezeigt, erfolgt dann eine flächige Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten Bereich aus Richtung des Trägersubstrats 210, also im dargestellten Beispiel von unten. Gemäß Figur 5c bleibt in den nicht mit Chrom beschichteten Teilbereichen des Trägersubstrats 210 in diesem Fall der Negativlack 240.1 vollständig erhalten, während, nach dem Entwicklungsprozess, auf den anatas-reicheren Teilbereichen der Reaktiv-Schicht 230 nur geringe Reste des Negativ- Photolacks 240.2 verbleiben. Über die in Figur 5d gezeigte, weitere ganzflächige Bestrahlung mit geeigneter ultravioletter Strahlung aus der anderen Richtung werden diese Reste des Negativ-Photolacks 240.2 schließlich vollständig entfernt, so dass wie in Figur 5e gezeigt schließlich die Schichtanordnung mit der wunschgemäß strukturierten Reaktiv-Schicht 240.1 verbleibt, die dann biofunktional genutzt werden kann. Durch das vollständige Entfernen der Reste des Negativ-Photolacks 240.2 werden unspezifische Bindungen von Biomolekülen reduziert und eine mühelose Anhaftung von Biomolekülen wird gewährleistet.

In einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels der Figuren 5a - 5d lässt sich der verwendete Negativ-Photolack durch eine dünne Metall- oder Dielektrikumsschicht ersetzen. Diese wird mit einem geeigneten trockenchemischen Verfahren dergestalt strukturiert, dass die freiwerdenden Lücken über den anatas-reicheren Teilbereichen zu liegen kommen. Durch eine von oben kommende Bestrahlung mit Licht der Wellenlänge 200nm - 400nm, bevorzugt 350nm - 400nm, werden die verbleibenden, aus dem Ätzverfahren resultierenden Polymerreste, auf den anatas-reicheren Teilbereichen vollständig entfernt. Neben den erläuterten Ausführungsbeispielen gibt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung selbstverständlich noch weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten. So können anstelle von Aminosilan oder Negativ-Photolack auch noch andere Materialien zur Schichtmodifikation verwendet werden. Beispielsweise könnte auch eine Hexamethyldisilazan-Schicht (HMDS- Schicht) als Funktions-Schicht verwendet werden, die über ein Aufdampf- Verfahren auf der Reaktiv-Schicht abgeschieden und dann flächig mit elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten Spektralbereich im Wellenlängenbereich 200nm - 400nm, bevorzugt 350nm - 400nm, bestrahlt wird. Dabei wird die Eigenschaft der HMDS-Schicht durch die Photokatalyse in den anatas-reicheren Teilbereichen der Reaktiv-Schicht modifiziert, während sie in den rutil-reicheren Teilbereichen erhalten bleibt.