[发明专利]一种用于增强生物医学信息微信号的纳米试纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学信息检测技术领域，涉及一种检测试纸。

背景技术：

吸附在粗糙化金属表面的化合物由于表面局域等离子激元被激发所引起的电磁增强，以及粗糙表面上的原子簇及吸附其上的分子构成拉曼增强的活性点，这两者的作用使被测定物的拉曼散射产生极大的增强效应。其增强因子可达10³～10⁷，已发现能产生SERS的金属有Ag等少数金属，以Ag的增强效应为最佳，最为常用。此技术具有选择性好和灵敏度高的优点，实际检测限可达10-12克级。可以区分同分异构体、表面上吸附取向不同的同种分子等，是研究表面和界面过程的重要工具，是定性鉴定化学结构相近化合物的有力手段。

表面增强拉曼散射（SERS）：这是使分子或晶体歌唱声音更强大的另一种方法，换句话说也是检测极少量物质的一种方法，目前人们已开始用这一方法检测单个分子了。1974年，Fleishmann等人发现，对光滑银电极表面进行粗糙化处理后，首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。随后Van Duyne及其合作者通过系统的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比，增强约6个数量级（即一百万倍），指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应，被称为SERS效应。这一结果立即在物理、化学、表面界面等研究领域中引起轰动，是什么原因引起这么大的散射增强？哪些金属和哪些分子可以产生这一效应？这个效应在表面探测、催化、电化学等研究中会有那些应用？这一系列问题立即成了人们研究的热门对象。经过20多年的研究后，人们知道目前除了电极表面之外，人们还在超高真空系统中蒸镀的金属表面上、金属胶体颗粒表面以及普通金属板经过适当的处理后表面上都进行了SERS实验。这些实验不仅为研究SERS机制提供了更多的信息，也为SERS应用提供了更多的可能。关于SERS的机制，经过研究，人们提出了十几种理论模型，目前较普遍的观点是SERS活性的表面往往能产生被增强的局域电场，是金属表面等离子共振振荡引起的，这被称为物理增强。而分子在金属上的吸附常伴随着电荷的转移引起分子能级的变化，或者分子吸附在特别的金属表面结构点上也导致增强，这两种情况均被称为化学增强。

相比纳米颗粒的拉曼增强相应较为广泛应用，基于一维纳米阵列结构的拉曼增强机理和元器件还少有报道。

而拉曼光谱的检测技术，在生物医学信息微信号检测方面的需求越来越强烈。例如人血白蛋白的检测：由于尿蛋白含量相对微量，因此提纯检测过程中需要浓缩，因此现在检测尿蛋白含量的生物医学处理过程中，需要被检查的患者留尿相当一定量，这样对于体弱的病患、年幼的孩子以及年迈的老人都无疑是非常困难和痛苦的。在这样的医学工程背景下，继续寻找一种快速、微量、可便携的检测手段，作为尿蛋白含量的检测系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备可以快速、可便携地检测生物医学信息微信号的纳米试纸。本发明的技术方案如下：

一种用于增强生物医学信息微信号的纳米试纸的制备方法，包括下列步骤：

（1）在衬底表面镀金属锌；

（2）快速升温至450-500℃，保温10-30分钟；

（3）降温并完成氧化锌纳米阵列的组装；

（4）在组装好的氧化锌纳米阵列的表面镀导电金属层，制成纳米试纸。

作为优选实施方式，所述的衬底为硅衬底；步骤（3）中，在室温条件下自然降温。

本发明通过简单的热处理工艺即可制得所需的纳米试纸，具有工艺简单，成本低廉，适于适于流水线批量快速生产的优点。

具体实施方式

为了使金属锌快速转变为氧化锌纳米阵列，本发明采用金属锌（或者二氧化硅衬底表面镀金属锌、硅衬底表面镀金属锌等耐高温衬底表面镀金属锌）衬底。为了更好的配合微集成电路IC工艺，最优方案为选择硅衬底，表面镀1um厚度金属锌，然后经过快速升温至450-500摄氏度，保温10-30分钟，然后在室温条件下缓慢降温，最后利用磁控溅射工艺，在一维纳米阵列最上层，溅射50-500nm厚的导电金属层（Au、Ag等，且不仅限于此），实现纳米纸的制备。期间，可以根据所需，制定图形化衬底金属层的样貌。

下面对本发明给出的工艺条件进行原理上的说明和实验验证：

考虑到金属锌的熔点为419.5℃，实验分为两部分，第一部分实验温度大于熔点，第二部分实验温度小于熔点。