[发明专利]一种可用于痕量检测的表面增强拉曼散射芯片的制备方法及所得产品和应用

说明书

本发明公开了一种可用于痕量检测的表面增强拉曼散射芯片的制备方法及所得产品和应用，该方法通过含氨基的有机物和贵金属前驱体通过液相反应形成均匀透明溶胶，然后转移至带有阵列式凹槽的基片中进行原位老化反应和热处理反应，得到凹槽底部含有均匀贵金属薄膜的表面增强拉曼检测用芯片。本发明制备原料易得，工艺简单，所得芯片表面增强拉曼性能优异，规模化生产应用优势明显，适用于微痕量物质分子简便、快速和高灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种可低成本、大规模制备的、可用于痕量检测的、具有优异表面增强拉曼散射性能的芯片的制备方法及所得的芯片和应用，属于微痕量分析检测技术领域。

背景技术

表面增强拉曼散射（SERS）是依赖贵金属等离子体局域表面等离子共振而产生的拉曼散射信号增强，这种拉曼散射光谱技术可以显著提高检测对象的检测信号强度，实现痕量水平检测，甚至可以实现单分子水平分析检测和研究；同时，信号的增强还可以进一步拓宽拉曼光谱的应用范围。因此，考虑实际应用情况，SERS技术应用的关键取决于能够有效的获得具有成本低、灵敏度高、稳定性和重复性好的优良SERS基底。

目前，已报到的具有良好SERS性能的材料主要是金、银等贵金属材料。在贵金属类活性材料研究中，一种策略是将材料纳米化，以获得更多的暴露活性热点，从而提高SERS响应灵敏度，如胶体金或胶体银；另一策略是通过有序硬模板法、自组装法、光刻法等技术使活性基底有序化，以提高基底活性位点的分布均匀性。上述已报到的这些策略在实际应用中存在诸如制备过程复杂、产品不易保存、需要使用特殊试剂或较复杂仪器设备等诸多不利条件。 因此，研究和开发低成本、易于规模化制备的高性能活性基底具有重要的科学意义和现实意义。

发明内容

针对背景技术中存在的不足，本发明提供了一种可用于痕量检测的表面增强拉曼散射芯片的制备方法及所得产品，该方法基于同步原位反应在基片上形成贵金属薄膜，工艺简单、原料易得、规模化生产应用优势明显，所得芯片表面增强拉曼性能优异、灵敏度高，适用于微痕量物质分子简便、快速和高灵敏检测。

本发明还提供了上述所得的表面增强拉曼散射芯片在检测有拉曼信号的物质方面的应用，该芯片表面增强拉曼性能优异，使用方便，具有更好的竞争优势。

本发明具体技术方案如下：

一种可用于痕量检测的表面增强拉曼散射芯片的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将贵金属前驱体溶液与含氨基的有机物溶液混合，得前驱体胶体溶液；

（2）以带有凹槽的基片为基底，将上述前驱体胶体溶液加入凹槽中，通过原位老化处理和热处理，使贵金属前驱体在凹槽的底部原位反应形成一层贵金属薄膜，热处理后即得可用于痕量检测的表面增强拉曼散射芯片。

进一步的，本发明通过简单的液相反应和热处理反应实现了批量化高性能SERS活性基底芯片的制备。所述贵金属为金或银，所述贵金属的前驱体为贵金属的无机盐，例如硝酸银、氯金酸钠等。

进一步的，所述含氨基的有机物为碳酰胺、三聚氰胺或硫脲。这些含氨基的有机物作为配体与贵金属前驱体进行配位，形成高度分散、均一的胶体溶液，更利于贵金属在凹槽表面的均匀分散。在混合过程中，优选在搅拌下将贵金属前驱体溶液缓慢倒入含氨基的有机物溶液中。这两种溶液可以在室温至60℃的温度下混合，以便形成相应的胶体溶液。

进一步的，贵金属前驱体与氨基有机物的摩尔比为1:3~4。贵金属前驱体溶液的浓度为20~40 mM，含氨基的有机物溶液的浓度为20~30 mM，优选为25~30 mM。