[发明专利]基于微波技术制备增强拉曼散射基底纳米银薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米技术应用，尤其是涉及一种新型、高效、生物兼容性NIR-SERS基底的纳米银薄膜制备方法技术领域。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术，由于可检测到单个分子近年来在物理、化学、生物等各方面都得到了广泛的应用。该技术中所必须使用的SERS基底的制备方法很多，主要有化学还原法、电解法、激光烧蚀法、真空蒸镀法、磁控溅射等方法。

通过不同方法所制备的SERS基底各具优缺点。例如，纳米银溶胶的制备，传统上常采用硼氢化钠还原硝酸银和柠檬酸钠还原硝酸银这两种方法，但很难制备出粒径分布较窄、具有固定尺寸的纳米银粒子。而且，在进行SERS研究时常会受到来自硼氢酸根、柠檬酸根离子的干扰，甚至得不到靶分子的SERS谱。为解决这一难题，人们发展了激光烧蚀法制备胶态纳米银粒子，而且可以获取各种形状的纳米银粒子，如盘状、线状、棒状等。但这种方法要求的制备条件较高，必须具备高功率大型激光设备，限制了边远地区无大型激光设备科研单位的应用。总体上讲，胶态纳米金属粒子作为SERS基底稳定性差，尤其是当加入分析物后胶态粒子会发生凝聚，使得基于胶态纳米金属粒子的SERS光谱重现性差。近年来，国内外利用真空蒸镀(Vacuum Evaporation)、磁控溅射(Magnetron Sputtering)等技术在玻璃、硅片及阳极氧化铝模板(AAO)等基底上沉积生长纳米银薄膜作为SERS基底，具有较强的增强效果和优良的稳定性，但所用设备昂贵、制备条件要求很高，限制了其推广应用。

在生物大分子SERS检测中碰到的一个具体的问题是：生物大分子的拉曼散射截面很小，很难得到其有效的拉曼散射信号，大大限制了拉曼光谱技术在该领域的应用和推广；同时，在生物大分子表面增强拉曼光谱(SERS)研究中，激发光波长也是一个重要因素。研究发现，当激发光波长小于514.5nm时会导致蛋白质分子“光致损伤”，即便激发光的强度很弱；同时，会引起生物大分子较强的荧光发射，这对生物大分子的拉曼信号影响很大。然而，当激发光波长大于660nm时则不会导致蛋白质分子“光致损伤”，即便是激发光的功率密度达到1.27×108W/m2；同时，可以降低生物大分子的荧光发射。因此，在生物大分子SERS研究中，采用近红外激发光源可以有效避免生物大分子“光致损伤”和荧光效应。近年来，近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)光谱技术，以其独特优势成为研究生物大分子结构的有力手段而倍受研究者关注。目前，在生物大分子NIR-SERS研究领域，由于缺乏稳定、高效且具有生物兼容性的NIR-SERS基底而倍受限制。现有的多数SERS基底，一方面缺乏生物兼容性；另一方面，其等离子体共振峰不属于近红外取，不能很好的应用于生物大分子的NIR-SERS检测。因此，制备新型廉价、稳定、高效、生物兼容性NIR-SERS基底是NIR-SERS光谱技术应用于生物大分子结构分析的关键，也是目前国内外的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的多数SERS基底生物兼容性和通用性不足的问题，进而提供一种高效检测生物大分子的纳米银薄膜作为NIR-SERS基底，其原理是利用微波加热原理获得正电性纳米银粒子，使带正电的纳米银颗粒在胶体中直接吸附并沉淀在带负电的玻璃基底表面上。采用此方法制备出的纳米银薄膜，其等离子体共振峰位于800nm附近，属于近红外区域，可以很好的匹配处于近红外区的激发光源。该激发光一方面可以有效避免生物大分子荧光效应，同时可以避免生物大分子的“光致损伤”；另外，基底对生物大分子有特别好的荧光淬灭和表面增强效果。

本发明是通过如下技术方案来实现的。