[发明专利]一种镀银纳米光纤探头及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学纳米光纤探头的制造领域。

背景技术

光学纳米传感器是一类具有亚微米级探头、用于光学检测的小型化装置。在近几十年，其应用已经扩展到生物学领域，可以深入单个细胞内进行检测。由于能够在单细胞水平上对生物学过程进行实时原位监测，光学纳米传感器的应用给细胞生物学带来了革命性的发展。

纳米探头是整个光学纳米传感器最重要，也是最精密的组件，近场光学扫描显微镜的分辨率主要取决于探头的结构和品质，包括尖端的尺寸、侧壁涂覆层的厚度以及光传输效率。当探头的尺寸减小到亚微米级时，通常通过覆盖在其侧壁上的金属镀层来实现较高的光传输效率。

目前，已有一些在纳米光纤探头上制造金属镀层的方法，例如金属气相蒸镀法和黑漆涂覆法等。然而，这些方法成本较高，涂层不能精确的涂在探头的尖端结构部分，涂层经活化后容易脱落，使得这些纳米探头无法在单细胞检测中使用；同时在纳米光纤探头上镀银层，在各种文献上均没有报道。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种镀银纳米光纤探头及其制造方法，利用该方法可以制的高品质的镀银纳米光纤探头，并且该方法成本低，涂层不易脱落。

本发明所采用的技术方案是：

一种镀银纳米光纤探头，该探头由光纤基底材料制成，前端具有一个用于检测的尖端结构，所述纳米光纤探头的尖端结构表面覆盖有一层银镀层。

进一步地，所述尖端结构顶部的宽度为50～300nm。

更进一步地，所述银镀层的厚度为150～250nm。

一种镀银纳米光纤探头的制造方法，包括以下步骤：

（1）将标准单模或多模光纤，利用热拉伸法制成纳米光纤探头；

（2）将纳米光纤探头固定在玻璃毛细管中，浸入强氧化性酸液中3～5小时，然后用纯水洗净，所述强氧化性酸液是将体积百分比为70%～99%的硫酸与体积百分比为10%～30%双氧水按体积比为4:6～8:2混合制得；

（3）将固定有纳米光纤探头的玻璃毛细管浸入强碱性溶液中3～5小时，然后用纯水洗净，所述强碱性溶液含有氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种，溶液中氢氧根离子浓度为0.5mol/L～5mol/L；

（4）将固定有纳米光纤探头的玻璃毛细管浸入质量百分比为1%～6%的氯化亚锡溶液中3～20分钟，从而在纳米光纤探头尖端结构表面形成氯化亚锡晶体薄层，以促进银镀层的结合；

（5）用去离子水冲洗纳米光纤探头，并用氮气吹干；

（6）将固定有纳米光纤探头的玻璃毛细管浸入银氨溶液中，在银氨溶液中加入质量百分比为2%～5%的还原剂，保持玻璃毛细管浸泡20～150分钟，使其发生银镜反应，纳米光纤探头尖端结构表面形成一层银镀层，所述银氨溶液与还原剂的体积比为5:5～8:2；

（7）将制备得到的纳米光纤探头放在20～80°C超声波水浴中保持15～60分钟，使银镀层均匀；

（8）用去离子水冲洗纳米光纤探头，并用氮气吹干，然后放置在真空度为1×10^-5帕，温度为80°C ～130°C的干燥箱中，让其完全干燥，即制得镀银纳米光纤探头。

优选地，所述步骤（2）和（3）中纯水为蒸馏水、反渗透水或去离子水。

进一步地，所述步骤（6）中的银氨溶液为质量百分比为1%～4%的硝酸银溶液中滴入氨水，直到溶液恰好变为无色澄清。

优选地，所述步骤（6）中还原剂为葡萄糖溶液、果糖溶液、甲醛溶液或者乙醛溶液。

进一步地，所述步骤（6）中操作温度应该保持在25°C～80°C。

本发明具有以下优点：

利用本发明方法可以精确的将银镀在纳米光纤探头的尖端结构表面，防止了探头漏光，赋予了纳米传感器极佳的光学特性，制得的镀银纳米光纤探头具有良好的光学特性，可以用于近场光学扫描显微镜上，深入单细胞水平对生物过程进行实时检测，并且银镀层不易脱落；同时该方法利用银镜反应在光纤探头尖端结构表面镀银，简化了镀层制作工艺，有效降低了制造成本。

附图说明

图1为纳米光纤探头镀银前后的对比示意图；

图2为纳米光纤探头制备银镀层的操作示意图；

图3为实施例1中纳米光纤探头镀银前后扫描电镜照片；

图4为实施例1中纳米光纤探头镀银后扫描电镜照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步具体说明。