[发明专利]对爆炸物荧光检测的含双带隙光子晶体的荧光检测膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光化学传感器，及双带隙光子晶体膜的应用技术领域，尤其涉及利用双带隙光子晶体的双光子带隙特性、大的比表面积和连续孔道，提高对爆炸物荧光检测灵敏度的高灵敏含双带隙光子晶体的荧光检测膜的制备方法。

背景技术

近年来，反恐、非金属地雷探测、环境质量监测等需求急剧增加，研究微痕量爆炸物的快速检测新方法，对于及时发现隐藏爆炸物、预防恐怖犯罪、保障公共安全、跟踪环境质量等方面具有十分重要的意义。如何快速、高灵敏、实时检测爆炸物成为全球关注的研究课题。目前，爆炸物的探测技术基本上可分为体探测技术和微痕量探测技术两大类。前者是对爆炸物的整体外观进行鉴别的技术。这方面的技术比较成熟，主要包括扫描成像探测技术(X射线技术，红外成像技术)、核能探测技术(γ射线技术，中子检测技术)及核四极矩共振和超声探测技术等；利用这些技术形成的设备主要存在设备体积大、价格昂贵、灵敏度低等缺点；而且，这些技术都存在不同程度的辐射问题，不适合于对人进行检查。后者是对微痕量爆炸物进行检测的技术，其包括各种波谱技术、化学传感器技术以及生物传感器技术等。波谱检测方法主要有气相色谱法(GC)、质谱法(MS)、热能分析法(TEA)和离子迁移法(IMS)等。化学传感器主要可分为三类：电化学传感器、质量传感器(声表面波传感器与悬臂梁微传感器)和光学传感器。

近年来，就开发前景而言，微痕量爆炸物的检测方法中又开发出了荧光化学传感器检测技术，预期荧光化学传感器可能会在不远的将来获得实际应用，其包括均相荧光传感器、膜荧光传感器和光纤荧光传感器等。膜荧光传感器以荧光为输出信号，其具有灵敏度高，选择性好等优点，另外相对于均相荧光传感器，还具有不污染待测体系、易于器件化的优势。为提高膜荧光传感器的检测灵敏度，研究人员多通过设计和制备与爆炸物分子结合力强、且利于爆炸物分子传输的用于膜荧光传感器中的具有大体积侧基的荧光分子检测膜。由于恐怖分子所用爆炸物的材料种类繁多，且爆炸发生地点很难固定，发展高灵敏、高选择性、低成本的微痕量爆炸物检测技术是目前迫切需要解决的问题。本发明人先前的专利(ZL200810116625.9)是基于单带隙的光子晶体的对爆炸物荧光检测的高灵敏的含光子晶体的荧光检测膜的制备方法。为进一步改进膜荧光传感器的灵敏性，本发明将双带隙光子晶体引入到荧光检测膜中，双带隙光子晶体的双光子带隙分别与检测爆炸物荧光的激发光的波长和所述荧光检测膜中荧光分子的发射波长的峰位相匹配。双带隙光子晶体不仅提供了良好的谐振腔，极大促进了荧光分子的激发；而且其周期性结构大大减小了平面光波导对光的损失，大大提高了光的取出，利用双带隙光子晶体对特定波长光的调控作用，实现了荧光信号的增强。同时还利用双带隙光子晶体大的比表面积，实现爆炸物分子在其内部的快速扩散及荧光分子与爆炸物分子的充分作用，来实现检测信号的增强。这种基于双带隙光子晶体的对爆炸物荧光检测的含双带隙光子晶体的荧光检测膜，实现对爆炸物检测灵敏度的更大提高尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种将双带隙光子晶体引入到荧光检测膜中以较大程度地提高对爆炸物荧光检测信号和增大信噪比，从而提供可提高对爆炸物荧光检测灵敏度的高灵敏的含双带隙光子晶体的荧光检测膜的制备方法。

本发明的对爆炸物荧光检测的高灵敏的含双带隙光子晶体的荧光检测膜的制备方法，包括基于一个总的发明构思的一步法和两步法：其中，一步法是：

将荧光分子分别分散到各自含有相同粒径单分散乳胶粒的两乳液中，分别得到两混合液，且两混合液中的单分散乳胶粒的粒径不同，两混合液中荧光分子的浓度都为10^-4～10^-7mol/L，单分散乳胶粒的浓度都为0.5wt％～30wt％；参考专利申请号：200710179880.3所提出的方法，室温下，先将其中的一混合液作为喷墨打印墨水装于常规喷墨打印机用的墨盒中，然后按通常的方法经打印机对平整基材进行打印，基材上的打印膜干燥后，再将另一混合液作为喷墨打印墨水装于常规喷墨打印机用的墨盒中，然后再按通常的方法经打印机对上述已打印过单分散乳胶粒的基材进行打印，基材上的打印膜干燥后，在基材上可得到双光子带隙在可见光区域的含荧光分子的双带隙光子晶体膜，即得到大面积双光子带隙在可见光区域(400～800nm的可见光区域)的对爆炸物荧光检测的高灵敏的含双带隙光子晶体的荧光检测膜；或者