[發(fā)明專利]基于硅納米孔柱陣列的表面增強拉曼散射活性基底的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810049158.2
• 申請日: 2008-01-28
• 公開（公告）號: CN101221130A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 李新建;馮飛
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所
• 代理人: 聶孟民;宋金鼎

技術領域

本發(fā)明屬于分子識別技術領域，涉及一類具有工藝簡單、操作簡便，增強效果好，重復率高等特點的表面增強拉曼散射活性基底的制備方法。

背景技術：

自從1974年Fleischmann等第一次在吡啶吸附的粗糙銀電極上觀察到表面增強拉曼散射(SERS)現(xiàn)象以來，SERS研究得到了飛速發(fā)展。這主要是由于SERS自身所具有的獨特性質，既當待測分子吸附在粗糙金屬表面時拉曼散射信號可以得到極大的增強，因此具有很高的靈敏性，能夠給出的是分子水平上的信息，而且不需要高真空條件，選擇性好，采用非破壞性的光子為探針，可以實時、實地的進行探測分析，這些都是其它分析工具所望塵莫及的。迄今為止，SERS已被大量的應用于痕量分析和定性檢測，并且在與其它分析技術的聯(lián)用上取得了一定的成功。此外，SERS還是目前獲得單分子體系光譜的主要手段之一，對生物、醫(yī)學、化學等科學領域有重大的理論和實踐意義。由于SERS效應是建立在探測分子吸附在粗糙金屬表面的基礎上，因此粗糙金屬也就是SERS活性基底的制備是獲得SERS信號的前提，活性基底的性能對于SERS的應用和研究領域起著重要的作用。理想的SERS活性基底應具有制備方法簡便易行、表面粗糙度均勻、增強效果良好、足夠的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性等特點。然而目前如何制備出符合要求的活性基底仍然是一個挑戰(zhàn)，普遍使用的金屬膠體雖然有巨大的增強效果，但是缺點也同樣突出——制備流程繁瑣、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性差，而經(jīng)過表面粗糙化處理的金屬電極也有著增強效果不理想的致命弱點。氣相、液相沉積技術或者自組裝等手段也越來越多的被應用到活性基底的制備方面并獲得了一定的進展，但總體來說仍然存在較大的問題。鑒于此，開發(fā)出一種同時具備簡便易行、表面粗糙度均勻、增強效果良好，并有足夠的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性的活性基底勢在必行，這在拓寬SERS的應用范圍，特別是推動其在痕量分析、定性檢測和單分子體系光譜等方面的應用具有重要的意義。

發(fā)明內容：

為了解決SERS技術在實際應用中存在的各種問題，進一步的拓寬SERS的應用范圍，特別是推動其在痕量分析、定性檢測和單分子體系光譜等方面的運用，本發(fā)明提供了一種新型的具有制備方法簡便易行、表面粗糙度均勻、增強效果良好，并有足夠的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性等特點的一種基于硅納米孔柱陣列的表面增強拉曼散射活性基底的制備方法

本發(fā)明的技術方案是以下述方式實現(xiàn)的：

一種基于硅納米孔柱陣列的表面增強拉曼散射活性基底的制備方法，包括以下技術步聚：將電阻率小于5.0Ω·cm的P型單晶硅片置入高壓釜，填充由濃度介于0.50～26.00mol/l的氫氟酸(HF)和0.001～2.50mol/l的硝酸鐵(Fe(NO₃)₃)溶液組成的腐蝕液，高壓釜的溶液體積填充度為40～95％，在溫度10～200℃下腐蝕1分鐘～100小時，經(jīng)過上述水熱方法處理后即可制備出活性基底所需的襯底材料硅納米孔柱陣列(Si-NPA)；將放置時間為0～240小時的Si-NPA置入0.0001～5.0mol/l的金屬鹽溶液中浸漬1秒～36小時，由于Si-NPA具有還原性可將溶液中的金屬離子還原成單質并以納米顆粒的形式在Si-NPA表面均勻沉積成各種圖案化結構。浸漬過程可直接實施浸漬或氣氛保護下浸漬，浸漬完成后取出在室溫下空氣或保護氣氛下自然晾干或吹干備用，這種表面均勻沉積金屬納米顆粒的Si-NPA即為基于硅納米孔柱陣列的表面增強拉曼散射活性基底。通過滴定或浸泡方法引入待測物質，即將含有待檢測物質的溶液通過取液器滴定在通過上述方法制備的活性基底表面或直接將活性基底浸泡在含有待檢測物質的溶液中1分鐘～5小時，在室溫下空氣或保護氣氛中晾干或吹干后，即可運用激光拉曼光譜儀對活性基底進行檢測并獲得待測物質的表面增強拉曼散射光譜。上述制備活性基底的方法不但工藝簡單、操作簡便，而且該方法制備的活性基底對待檢測物質的拉曼信號有極大的增強作用，即對待檢測物質具有極高的敏感性，可用于單個分子水平的檢測，以典型的生物小分子腺嘌呤為例可檢測到的腺嘌呤極限濃度不高于2×10^-13M。

所述的一種基于硅納米孔柱陣列的表面增強拉曼散射活性基底的制備方法，其特征在于：以水熱方法制備的硅納米孔柱陣列(Si-NPA)為襯底材料。