[实用新型]一种新型表面等离子体传感纳米材料结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及局域表面等离子体共振技术领域，具体是一种基于局域表面等离子体共振的传感纳米材料结构。

背景技术

局域表面等离子体共振(SPR)是贵金属纳米结构的重要光学特征，它对结构的尺寸、形状及周围的介电环境等因素都极为敏感，同时金属纳米结构周围的局域电磁场得到巨大的增强，这些性质可被应用于新的传感技术的开发。而且，随着微细加工技术和纳米材料制备技术的发展，新的金属纳米结构不断被制备出来，并且其电磁学性质得到越来越多的研究和应用。基于金属纳米结构的SPR传感器具有无需标记、不影响分子结合极其亲合力，并能实时检测生物分子相互作用等优点，因此成为生物化学、医学或食品安全检测领域的研究热点。目前，应用于传感领域的金属纳米结构的研究大多为不同形状的金属纳米颗粒，随着对灵敏度的要求的提高和检测对象多样性的增加，急需探索各种结构的金属纳米材料作为传感器的敏感介质。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种可进一步提高局域表面等离子体共振传感灵敏度并能保护金属敏感物质、提高重复利用次数的新型表面等离子体传感纳米材料结构。

为实现该技术目的，本实用新型的方案是：一种新型表面等离子体传感纳米材料结构，所述传感纳米材料具有由介质与金属构建的层结构纳米核壳，该层结构纳米核壳从表及里依次为外层介质、作为敏感介质的金属层、内层介质。

作为本方案的进一步优选方案，所述的内层介质的尺寸为5nm-200nm；金属层的厚度为2nm-100nm；外层介质的厚度不超过30nm。

作为本方案的进一步优选方案，所述纳米核壳可为球形、椭圆形、棒形。

作为本方案的进一步优选方案，所述金属层材料为金、银、钯贵金属元素中的任意一种。

作为本方案的进一步优选方案，所述金属层为采用化学法或物理法沉积于内层介质表面，外层介质为采用化学法或物理法沉积于金属层表面。

本方案的传感纳米材料采用的金属纳米多层纳米核壳结构，该纳米结构的局域表面等离共振消光谱随着所处介电环境折射率的增大而向长波长移动，不仅传感特性可通过金属核壳结构的尺寸和材料等调节，并且可根据检测对象的特性合理选择金属层表面包覆的外层介质，增加吸附效率并提高环境折射率灵敏度，保护金属敏感层并提高重复利用次数。

附图说明

图1为本实用新型中球形传感纳米材料结构示意图；

图2为本实用新型中椭圆形传感纳米材料结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例一的消光谱；

图4为本实用新型具体实施例二的消光谱；

图5为本实用新型具体实施例三的消光谱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型的一种新型表面等离子体传感纳米材料结构，该结构采用内层介质1--金属层3--外层介质2的多层纳米核壳结构。如图1和2所示，所述传感纳米材料结构的内层介质可以为球形、椭圆、棒形等多种形状的纳米结构，所述金属层3包覆采用化学法或物理法沉积于内层介质1结构上；所述外层介质2包覆层采用化学法或物理法沉积于金属层3上。所述金属层材料为金、银、钯等贵金属元素；所述内层及外层介质材料可以根据传感要求任意选取。当宽光谱的入射光作用后，部分波段将会由于金属纳米核壳的局域表面等离激元的共振效应而发生吸收，利用探测器监测透过光或反射光的光谱分布，得到局域表面等离激元消光谱。当敏感介质所处的介电环境的折射率发生改变时，消光峰就会发生移动，以此来检测周围环境的变化。

实施例1，结合图3所示：

采用金属材料为银的金属多层核壳结构，结构中的内层介质选用折射率为1.5的二氧化硅纳米球，球的直径为10nm。金属银包覆层的厚度为10nm。外层介质选用折射率为1.5的介质材料，厚度为5nm。图2为环境折射率分为为1、1.2、1.4、1.6、1.8和2时的消光谱，从图中可以看出，随着折射率的增大，消光峰从417nm红移至463nm，其折射率灵敏度为23nm/RIU。

实施例2，结合图4所示：

采用金属材料为银的金属多层核壳结构，结构中的内层介质选用折射率为1.5的二氧化硅纳米球，球的直径为10nm。金属银包覆层的厚度为10nm。外层介质选用折射率为2的介质材料，厚度为5nm。图3为环境折射率分为为1、1.2、1.4、1.6、1.8和2时的消光谱，从图中可以看出，随着折射率的增大，消光峰从445nm红移至572nm，其折射率灵敏度为62nm/RIU。

实施例3，结合图5所示：