[发明专利]拉曼光谱测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及分子光谱检测技术领域，尤其涉及拉曼光谱测量系统。

背景技术

拉曼光谱技术主要用于测量分子振动及转动光谱，进而获取物质成分，结构及含量等信息。目前，拉曼光谱技术已经在环境监测、食品安全检测、公共和国防安全检测、司法鉴定、珠宝鉴定、材料分析、生物和医学等领域获得了广泛应用。

拉曼光谱技术在应用中遇到的最大问题是分子的拉曼散射截面非常小，使得其拉曼信号极其微弱因而不易被探测。为此人们发明了各种方法来增强拉曼信号，包括：表面增强拉曼检测方法(SERS)、电子共振增强拉曼检测方法、棱镜全反射拉曼检测(TIRR)方法等。其中，SERS的拉曼增强因子可以高达10⁹量级，展现出单分子检测的应用潜力，因而受到广泛关注。目前，利用纳米银结构形成“热点”(hot spots)是实现单分子拉曼检测的主要手段[Nie S，Emory S R.Probing single molecules and single nanoparticles by surface-enhanced Raman scattering.Science，1997，275(5303)：1102-1106.]。但是，纳米银的化学性质不够稳定，易被氧化和硫化，因此不易保存且重复性较差，这些缺点限制了纳米银结构在SERS中的应用。于是，很多科学家把注意力投向了化学性质稳定的纳米金拉曼增强基底。虽然纳米金结构的拉曼增强因子稍弱于纳米银结构，但是纳米金具有结构稳定，对生物分子兼容性好，可重复使用等优点。在众多的纳米金结构中，多孔金因其制备方法简单，比表面大等特点而引起了科技工作者们的注意。但是，现有的研究结果表明，常规的多孔金基底在体光束照射下的拉曼增强因子不高，难以满足实际应用需要，因此科学家们探索各种方法以提高多孔金的拉曼增强因子：L.H.Qian等人发现多孔金基底的增强因子与孔的大小有关：孔越小，增强因子越高[Qian L H，Yan X Q，Fujita T，et al.Surface enhanced Raman scattering of nanoporous gold：Smaller pore sizes stronger enhancements.Applied physics letters，2007，90(15)：153120(1-3)]；Yang Jiao等人在多孔金表面通过纳米压印技术加工出二维周期性结构，将增强因子提高到10⁷以上[Jiao Y，Ryckman J D，Ciesielski P N，et al.Patterned nanoporous gold as an effective SERS template，Nanotechnology，2011，22(29)：295302.]；Hongwen Liu和Ling Zhang将多孔金固定在预应力聚合物上，然后对其进行退火处理，在褶皱化的多孔金上得到了大量增强因子在10⁹以上的“热点”，成功实现了共振和非共振单分子检测[Liu H，Zhang L，Lang X，et al.Single molecule detection from a large-scale SERS-active Au₇₉Ag₂₁substrate，www.nature.com/scientificreports，2011，1.]。

尽管提高多孔金基底拉曼增强因子的研究工作取得了令人瞩目的进展，但同时也增加了多孔金基底制备工艺的复杂度：为了减小多孔金的孔径，L.H.Qian等人需要在低温条件下完成脱合金；Yang Jiao等人需要利用纳米压印技术在多孔金表面加工亚波长光栅；Hongwen Liu和Ling Zhang为了将多孔金褶皱化，需要将多孔金固定在预应力聚合物上并且在高温条件下进行退火处理。上述对多孔金的处理工艺复杂度越高，基底制备的可重复性就越差，并且大大增加了成本。因此，在不增加工艺复杂度的情况下提高多孔金的拉曼增强因子就成了亟待解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种拉曼光谱测量系统，在不增加多孔金制备工艺复杂度的情况下提高多孔金膜的拉曼增强因子。

(二)技术方案