[发明专利]一种通过将分析物富集到尖端提高解吸电离效率的方法

说明书

一种通过将分析物富集到金属纳米锥阵列的尖端上提高分析物解吸电离效率的表面辅助激光解吸电离质谱分析方法，属于检测技术领域。通过在硅纳米锥阵列表面蒸镀金膜，使其产生表面等离子体基元传导，从而使光子能量聚集在尖端位置，形成光子库。通过在表面修饰全氟取代的烷基硫醇，使基底具有大的接触角和小的滚动角，从而使水滴在基底上的摩擦力很小，使水溶液中的分析物分子优先浓缩在尖端上，进一步提高激光能量的利用率。因此利用这种全氟取代的烷基硫醇修饰的金膜覆盖的硅纳米锥阵列作为基底检测分析物分子时，激光能量能够被充分地吸收，并被有效地利用，进而提高解吸电离分析物分子的效率，适用于各种类型的分子。

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种通过将分析物富集到金属纳米锥阵列的尖端上提高分析物解吸电离效率的表面辅助激光解吸电离质谱分析方法。

背景技术

表面辅助激光解吸电离质谱在检测过程中不需要加入有机基质，因此在低分子量区没有杂质干扰，很适合于测试小分子。对于表面辅助激光解吸电离质谱而言，基底的性能决定了对待测物的解析电离效率，因此设计一个能够对激光能量高效吸收和利用的基底是十分重要的。在表面辅助激光解吸电离质谱领域当中，所用到的基底大致可以分为基于碳材料（富勒烯、碳纳米管、石墨烯及氧化石墨烯）的基底，基于纳米杂化多孔材料的基底，基于硅材料（硅纳米孔、硅纳米纤维、硅纳米粒子）的基底，和基于其他纳米材料（包括金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、无机盐纳米粒子及量子点等）的基底。由于硅材料具有独特的光学/电学/机械性能、可修整性、以及半导体工业中良好的相容性，因此越来越多地被人们用于激光解吸电离质谱的基底。

设计制备基底时，表面辅助激光解吸电离机制是重要的理论依据。热驱动机制在表面辅助激光解吸电离机制中起着主导作用，其主要内容可以描述如下：基底吸收激光能量转移给待测物分子促进其从基底表面（1）解吸和（2）电离。由此可知，基底的吸光率是影响解吸电离效率的重要因素，因此很多工作致力于制备具有高的吸光率的纳米结构作为表面辅助激光解吸电离质谱的基底。例如我们课题组曾经通过调节硅纳米锥阵列的高度和周期来调节其吸光率进而提高分析物的解吸电离效率（J. Am. Soc. Mass Spectr.2013, 24(1): 66~73.）。然而，设计基底时只考虑到基底对激光能量的吸收，没有考虑能量散失部位和分子分布位置的问题。有一些课题组也曾致力于解决激光能量利用率低的问题。例如，Vertes等人制备了硅纳米线作为基底（J. Phys. Chem. B 2006, 110 (27)：13381~13386.），由于纳米线的直径很小，热传导会被限制，只能沿着轴线的方向传导。这个过程当中，热量散失情况被明显改善，在一定程度上提高了能量的利用效率。但是，由于分析物分子的随机分布，激光能量的利用效率仍有待于进一步提高。

因此，目前基于硅材料设计的表面辅助激光解吸电离质谱基底，存在能量利用效率不高的问题，因此不利于提高待测物分子解吸电离效率。

发明内容

本发明的目的是设计一种用全氟硫醇修饰的金膜覆盖的硅纳米锥阵列作为表面辅助激光解吸电离质谱测试的基底，提高光能吸收和利用率，从而提高分析物分子的解吸电离效率。硅纳米锥具有沿尖端方向直径逐渐减小的表面形貌，可以看作空气和基底材料之间的折射系数递变层，能够提高基底的吸光率。覆盖金膜保证了表面等离子体基元的形成，使光子能量限制在尖端附近，形成光子库。而在金膜表面修饰全氟硫醇使水滴在这个基底表面有大的接触角和小的滚动角，也就是被滴加的分析物分子在基底上会有低的摩擦阻力，可以使分析物分子被优先浓缩到尖端上。总之，以此基底辅助激光解吸电离待测物分子，能够在保证吸光率的同时，提高能量的利用率，从而提高分子的解吸电离效率。

本发明所述的是一种通过将分析物富集到金属纳米锥阵列的尖端上提高分析物解吸电离效率的表面辅助激光解吸电离质谱分析方法，其步骤如下：

（1） 在提球硅片基底上组装聚苯乙烯微球；

（2） 以聚苯乙烯微球作为掩膜用反应离子刻蚀技术，对提球硅片基底进行刻蚀；