[發(fā)明專利]基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811058545.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN109085141A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琦;王波濤;王雪州;趙萬(wàn)明;井建迎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/552
• 分類號(hào): G01N21/552
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

1.基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其特征在于，包括單模側(cè)邊拋磨光纖，在單模光纖側(cè)邊拋磨的拋磨面上，由內(nèi)到外依次為40～60nm厚的金膜、0.1～1nm厚的氧化石墨烯膜和金納米棒層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其特征在于，所述的金膜表面通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合方法來(lái)固定氧化石墨烯膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其特征在于，所述金納米棒通過(guò)靜電自組裝方法固定在氧化石墨烯膜的表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其特征在于，所述的單模側(cè)邊拋磨光纖，拋磨面長(zhǎng)度為0.5～2cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其特征在于，所述金膜厚度為50nm時(shí)，傳感器靈敏度最高。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其特征在于，所述氧化石墨烯膜的厚度為0.5nm時(shí)，傳感器靈敏度最高。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其特征在于，所述的金納米棒的直徑為20～40nm，長(zhǎng)徑比為2.5～10。

8.由權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的高靈敏度光纖SPR生物傳感器形成的傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括以多模光纖為光路的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器，其輸入端連接光譜為可見光波段的寬帶光源，其輸出端連接寬帶光譜儀，寬帶光譜儀通過(guò)數(shù)據(jù)接口連接到外部計(jì)算機(jī)，基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器置于待檢測(cè)的生物分子溶液中。

9.權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1)制備單模側(cè)邊拋磨光纖

單模光纖側(cè)邊拋磨，拋磨面長(zhǎng)度為0.5～2cm，利用電機(jī)與計(jì)算機(jī)控制拋磨砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)與推進(jìn)，逐漸打磨掉光纖一側(cè)的包層，利用顯微鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)光纖的拋磨深度；

(2)鍍金膜

將單模側(cè)邊拋磨光纖放進(jìn)真空離子束濺射儀中，對(duì)單模光纖側(cè)邊拋磨的拋磨面表面濺射金膜，真空離子束濺射儀的電流為5～7mA，時(shí)間為2～4分鐘，金膜厚度為40～60nm；

(3)固定氧化石墨烯薄膜

將鍍金膜的單模側(cè)邊拋磨光纖浸入0.5～2mmol/L的4-氨基苯硫酚乙醇溶液中6～24小時(shí)，以進(jìn)行金膜表面胺化，4-氨基苯硫酚分子可以通過(guò)Au-S共價(jià)鍵與金膜連接，并且在金膜外表面形成胺基(-NH2)；用蒸餾水沖洗后，將單模側(cè)邊拋磨光纖浸入0.05～1mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，將所述氧化石墨烯水溶液放進(jìn)溫度為30～60℃的恒溫箱中，在20～60分鐘后，氧化石墨烯分散液蒸發(fā)，通過(guò)物理蒸發(fā)方法實(shí)現(xiàn)在金膜表面固定氧化石墨烯薄膜，氧化石墨烯薄膜厚度為0.1～1nm；

(4)固定金納米棒

將0.5～5mg/mL的帶負(fù)電荷的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶液浸泡涂覆有氧化石墨烯膜的單模側(cè)邊拋磨光纖10～30分鐘，然后將長(zhǎng)徑比為2.5～10、濃度為0.05～0.1mg/mL的金納米棒溶液浸泡光纖12～24小時(shí)，通過(guò)靜電自組裝的方法實(shí)現(xiàn)金納米棒在氧化石墨烯膜表面的固定。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于氧化石墨烯和金納米棒增敏的光纖SPR傳感器的制備方法，其特征在于，所述的制備單模側(cè)邊拋磨光纖，單模光纖側(cè)邊拋磨時(shí)，光纖兩端分別于光源和光譜儀相連，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出光譜中光功率的損耗情況，當(dāng)顯微鏡觀測(cè)得到所需要的打磨厚度時(shí)即可停止。