[發明專利]表面增強拉曼散射微納芯片及其制備方法、應用和拉曼光譜測試系統

有效

• 申請號: 201910552955.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110108697B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 劉勇江;張欣
• 申請（專利權）人: 北威(重慶)科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 肖麗

本發明提供了一種表面增強拉曼散射微納芯片及其制備方法、應用和拉曼光譜測試系統，涉及拉曼散射芯片技術領域，所述表面增強拉曼散射微納芯片包括基底，所述基底上設置有納米金屬棒陣列，所述納米金屬棒陣列由多個垂直分布于基底上的納米金屬棒組成，所述納米金屬棒的兩端均具有尖端結構，所述納米金屬棒遠離所述基底的一端的尖端結構上負載有二硫化鉬量子點，該微納芯片通過納米金屬棒陣列、納米金屬棒的尖端結構及負載的二氧化鉬量子點相互協同，能夠有效增強基底上的待測物分子信號，顯著提高了拉曼光譜檢測精度，為痕量檢測提供了手段，可適用于活性生物大分子、毒品、爆炸物、食品衛生和環境檢測等眾多領域。

技術領域

本發明涉及拉曼散射芯片技術領域，尤其是涉及一種表面增強拉曼散射微納芯片及其制備方法、應用和拉曼光譜測試系統。

背景技術

拉曼光譜技術近年來成為研究分子結構和材料表面界面性質的常用光譜技術之一。拉曼光譜是一種研究分子振動能級的光譜技術，可廣泛應用于分子識別領域，類似于指紋，拉曼光譜技術和紅外光譜技術是僅有的幾種能夠給出分子結構代表信息的表征手段之一。然而，常規的拉曼技術所得到的光譜信號比較弱，靈敏度很低，熒光信號對光散射信號的影響非常大，大大降低了拉曼光譜技術的實用性。上世紀70年代發現了吡啶分子在粗糙銀表面的拉曼信號要比溶液中的單個吡啶分子的拉曼信號大約強百萬倍這一現象，開啟了拉曼技術的新時代，這種不尋常的拉曼增強散射稱為表面增強拉曼散射(SurfaceEnhanced Raman Scattering)效應，簡稱SERS。SERS光譜由于具備極高的靈敏度，可在分子水平上研究物質的結構信息并實現對單分子的檢測，成為一個極具前途的表面光譜技術。

目前，以銀、金、銅等金屬為主的物質，具有較高SERS活性，且與金屬材料的尺寸、結構以及支持基底表面形貌相關。因此，為了制備高SERS性能的基底，對于金屬納米顆粒的形貌、結構調控以及對支持基底材料的選擇和表面修飾是很有必要的。要使基底上待測物分子的信號增強，一方面要提高金屬材料對拉曼信號的增強，另一方面要使待測物分子最大程度地聚集在金屬材料表面。從增強拉曼信號的角度看，設計并制備一種局域光場放大能力強的金屬材料結構基底是一條必由之路，比如構造“熱點”和針尖結構；從捕獲待測物分子角度看，對待測物分子的捕獲能力越強，拉曼信號增強效果越好。但是現有采用激光刻蝕等物理方法得到的周期性等離子結構不僅不易制作、代價高昂，而且難以大規模、大范圍制作，而化學法制備的金屬納米顆粒在基底上自組裝成特定的結構也困難重重。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供之一在于提供一種表面增強拉曼散射微納芯片，該微納芯片通過納米金屬棒陣列、納米金屬棒的尖端結構及負載的二氧化鉬量子點相互協同，能夠有效增強基底上的待測物分子信號，顯著提高拉曼光譜檢測精度。

本發明的目的之二在于提供上述表面增強拉曼散射微納芯片的制備方法，其制備工藝簡單，成本低廉，適用于大規模和大范圍制作。

本發明的目的之三在于提供上述表面增強拉曼散射微納芯片在痕量檢測中的應用。

本發明的目的之四在于提供一種拉曼光譜測試系統，以滿足痕量檢測高精度的要求。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

本發明提供了一種表面增強拉曼散射微納芯片，包括基底，所述基底上設置有納米金屬棒陣列，所述納米金屬棒陣列由多個垂直分布于基底上的納米金屬棒組成，所述納米金屬棒的兩端均具有尖端結構，所述納米金屬棒遠離所述基底的一端的尖端結構上負載有二硫化鉬量子點。

進一步的，所述二硫化鉬量子點為單層結構；

優選地，所述二硫化鉬量子點的厚度為0.7-1.2nm；

優選地，所述二硫化鉬量子點的尺寸為2-4nm。

進一步的，所述納米金屬棒的長徑比為2-8。