[發(fā)明專利]一種表面增強拉曼散射襯底及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610120742.7
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105572100B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 張志剛;李靜;尹君;吳敏;班榕檉
• 申請（專利權）人: 張志剛
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B82Y40/00
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權代理有限公司 35218
• 代理人: 方惠春

本發(fā)明涉及一種表面增強拉曼散射襯底及其制備方法，包括球形空殼和薄膜，薄膜覆蓋在球形空殼的上半球面，構成復合微腔結構，所述的球形空殼為ZnO、TiO₂、Al₂O₃、GaN、AlN中任意一種空殼，所述的薄膜為Ag薄膜或者Au薄膜。該襯底的制備方法包括自組裝陣列模板、調(diào)節(jié)陣列模板、在陣列模板上沉積ZnO、TiO₂、Al₂O₃、GaN、AlN中任意一種、氮氣氛圍內(nèi)退火、在退火后的陣列模板上沉積Ag薄膜或者Au薄膜。本發(fā)明應用復合微腔結構的多極模式耦合共振機制實現(xiàn)操作簡單、檢測迅速、高靈敏的優(yōu)點，在食品安全、興奮劑檢測等領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬表面等離激元共振和介質腔光學共振，以及兩種模式的耦合技術，尤其是涉及一種表面增強拉曼散射襯底及其制備方法。

背景技術

β-興奮劑具有促進蛋白質合成、加快脂肪代謝、提高胴體的瘦肉率等作用，曾被用作飼料添加劑。人一旦食用該類動物食品會引發(fā)中毒現(xiàn)象，長期食用危害更大。因此，準確快速方便的檢測β-興奮劑的方法對于食品安全意義重大。PATP，即對巰基苯胺，可運用于拉曼免疫檢測中。

β-興奮劑檢測面臨兩大問題：一是不能準確定性、定量檢測，檢出限大；二是檢測過程成本過高。當前檢測β-興奮劑的方法主要有氣相色譜-質譜法(GC-MS)、高效液相色譜法(HPLC)、酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)、液相色譜-質譜/質譜法(HPLC-MS/MS)等。酶聯(lián)免疫吸附法是一種快速且操作簡便的篩選藥物殘留的方法，但存在影響因素多和易出現(xiàn)大量假陽性結果不能滿足快速準確的檢測要求。色譜法檢測準確且靈敏，但過程緩慢且過于繁瑣，對設備和操作人員要求較高，滿足不了快速檢測的要求。

表面增強拉曼散射(surface enhanced Raman scattering，SERS)是指檢測分子吸附在特殊襯底上，產(chǎn)生拉曼信號增強的現(xiàn)象，一般通過對襯底進行表面的粗糙化，來達到增強散射信號的目的。當今，研究熱門是制備出特殊金屬納米結構的襯底實現(xiàn)拉曼散射信號增強。SERS信號的增強機理主要有物理增強和化學增強，其中，以表面等離激元共振現(xiàn)象(surface plasmon resonance，SPR)為主的物理增強被認為占主導地位。

金屬納米結構在特定光波長下，表面自由電子隨著外界電磁場發(fā)生相干共振，稱為表面等離激元共振現(xiàn)象(SPR)。會形成一個局域增強的電磁場，用于增強分子的拉曼散射信號，即表面增強拉曼散射(SERS)。

熱點(hot spots)是局域表面等離激元共振(local surface resonance，LSPR)效應或相互耦合效應產(chǎn)生的超強的近場增強點，其光場強度可達到10³數(shù)量級以上，對于高靈敏SERS檢測具有重大意義。

Ag是貴金屬的一種，具有極高的導電性和導熱性，在金屬等離激元方面應用廣泛。尺寸和光波長相當?shù)碾娊橘|球形或球殼層形的微米、納米顆粒可以作為具有低品質因子(Quality factor)的光學共振腔，這種諧振模式稱為“回音壁模式”(Whispering GalleryModes，WGM)。ZnO是一種直接帶隙寬禁帶半導體材料，帶隙約為3.4eV，在可見光區(qū)域呈透明，具有良好導電性。