[发明专利]一种针尖增强拉曼装置

说明书

本发明涉及针尖增强拉曼散射(TERS)技术领域，具体涉及一种针尖增强拉曼装置，所述针尖增强拉曼装置从下到上依次包括金属衬底和金属探针；所述金属探针的针尖顶端只有单个金属原子。通过加入金属衬底，入射激光射入，在金属表面产生周期性震荡的表面等离激元场，从而增强拉曼检测信号；金属探针的针尖增强拉曼技术，由于针尖的加入，在金属表面形成高局域的表面等离激元场，进一步达到单分子级别的空间分辨率；本发明的装置能够提高空间分辨，当检测单个肺癌细胞时，单个癌细胞其空间范围在0.1到10um直径，本发明的装置可达到亚纳米级别，完全可以精确的检测单个肺癌细胞的聚集情况。

技术领域

本发明涉及针尖增强拉曼散射(TERS)技术领域，具体涉及一种针尖增强拉曼装置。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

长期以来，人类秉承“眼见为实”的原则，光学成像被广泛应用在表面科学、分子纳米技术、生物技术中。

拉曼光谱是基于印度科学家Raman所发现的拉曼散射效应，是一种散射光谱。对于入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息。当激光照射在探针分子上时，不同分子键会产生不同振动信息。用化学识别可视化单个分子是纳米技术和生物技术的长期靶标，分子振动为这种鉴定提供了有价值的“指纹”。

其中，发射光谱是最适合光学成像的技术之一，因为它可以避免来自入射源的背景噪声。例如，通过荧光蛋白，荧光显微镜已经可以对基因表达可视化。但是，由于光学衍射极限的限制，传统远场光学图像的分辨率非常低(可见光范围内最高分辨率200nm)，即使有超分辨显微镜技术的帮助，依旧无法对单个分子进行光学成像。

分子拉曼成像是基于TERS技术而来的。TERS的概念起源于1985年，Wessel提出结合表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)和STM的可能性。这样可以极大地提高SERS的空间分辨率，而又保持了SERS增强拉曼信号的优势。

2012年，Jiang等人在TERS中观察到了多个振动模式，强调了TERS信号可以指纹似地分辨单个分子。TERS作为光学手段，可以非接触、无损伤地对单分子的结构进行探究。另一方面，实验上很多吸附分子的实际构型依旧无法确定。高分辨率TERS带来的TERS成像，有望作为一种新的技术手段，对这些悬而未决的分子构型进行各个方面的探究。

2013年，Dong的研究小组把银针尖移到单个卟啉衍生物分子的不同位置时，得到了明显不同的TERS信号，而当银针尖离开分子1nm左右时，TERS信号消失。这种明显依赖针尖位置的TERS信号，带来了不同拉曼振动模式下的单分子拉曼成像。

作为新兴的技术，人们正在积极探索分子拉曼成像的应用方向，单分子级别的TERS成像对所需实验环境和技术手段的要求较高，但其拥有灵敏度高、分辨率高、无损性等优点，被广泛应用于表面吸附、催化反应、单分子检测在生物医学检测等诸多领域，具有良好的发展前景。但是发明人发现现有技术中单分子级别的针尖增强拉曼装置还达不到高灵敏度、高分辨率、无损性等要求。

发明内容