[发明专利]一种用于痕量微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件、制备方法及检测方法

权利要求书

1.一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件，其特征在于，所述器件包括相互附着的二氧化硅衬底层，薄膜层，所述二氧化硅衬底层留有一窗口，使得部分薄膜层悬浮在窗口上，所述窗口表面以及悬浮着的薄膜层附有金属层，悬浮着的薄膜层及其上的金属层分别具有阵列排布的上下通孔A和B，所述薄膜层为氮化硅、二硫化钼或石墨烯薄膜。

2.根据权利要求1所述一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件，其特征在于，所述薄膜层厚0.34~1纳米，所述二氧化硅衬底层厚500~1000纳米。

3.根据权利要求1所述一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件，其特征在于，所述窗口由外到内口径逐渐变小。

4.根据权利要求1所述一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件，其特征在于，所述金属层为金、银或铜，所述金属层厚100~300 纳米。

5.根据权利要求1所述一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件，其特征在于，所述通孔A和B的孔径大小分别为2~5纳米，40~200纳米，所述通孔A和B的阵列周期为50~300纳米。

6.权利要求1~5任一项所述一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在二氧化硅衬底表面生长氮化硅、二硫化钼薄膜，或者转移单层石墨烯薄膜，采用湿法刻蚀的方法在二氧化硅衬底腐蚀出一个窗口而使得部分薄膜层悬浮在窗口上；

2）在窗口面以及悬浮的薄膜表面镀金属薄膜；

3）采用聚焦离子束方法，在悬浮的薄膜层及其上的金属层分别制备出阵列排布的上下通孔A和B，所述通孔A和B的孔径大小分别为2~5纳米，40~200纳米，所述通孔A和B的阵列周期为50~300纳米。

7.一种基于多孔阵列电磁场增强SERS器件的痕量微囊藻毒素检测分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）水环境中痕量微囊藻毒素分子检测系统搭建：将权利要求1~5任一项所述的多孔阵列电磁场增强SERS器件和膜片钳系统集成，采用532nm/785nm激光激发SERS器件的镀贵金属薄膜，耦合局域表面等离子体增强，采用背向散射，收集待测分子的拉曼散射信号；

2）将含有痕量微囊藻毒素的待测水环境样本的pH调成3.3~3.4，使得微囊藻毒素分子带正电荷，在膜片钳外加一定电场的作用下，溶液中经过电离化的微囊藻毒素分子通过纳米孔阵列，由SERS器件的trans级输运到cis级，并且在cis级多孔阵列表面进行富集，同时过滤溶液中的其它杂质及颗粒；在微囊藻毒素分子输运过程中，采用膜片钳系统记录并放大微囊藻毒素分子过孔弱电流信号，采用移动窗口或非对称最小二乘及其对应的改进基线校正算法，实现过孔电流信号基线的校正处理，进而提取弱电流信号幅值及过孔停留时间，通过统计分析，获得微囊藻毒素的过孔速率和过孔率，并计算出过孔微囊藻毒素分子含量，并通过对过孔弱电流信号幅值，来判断trans级中微囊藻毒素分子完全地通过阵列孔输送到cis级；

3）待trans级的微囊藻毒素分子全部输运到cis级后，继续保持SERS器件两端电场，选择532nm/785nm激光激发富集了微囊藻毒素分子的多孔阵列表面，使得贵金属膜与氮化硅、二硫化钼或单层石墨烯薄膜上的阵列孔附近局域表面电场得到增强，在多孔阵列的局域表面等离子体增强作用下，获得痕量微囊藻毒素分子的拉曼散射信号，实现痕量微囊藻毒素的检测分析。