[发明专利]一种微型荧光分子荧光增强器件

说明书

本发明涉及一种微型荧光分子荧光增强器件，它包括基底、组装在所述基底任一表面的多个贵金属核壳纳米粒子以及形成在所述基底表面且覆盖所述贵金属核壳纳米粒子的高分子涂层，所述高分子涂层的厚度为40~90nm，所述贵金属核壳纳米粒子的厚度为20~50nm。本发明微型荧光分子荧光增强器件，一方面在基底任一表面平铺富含自由电子的贵金属核壳纳米粒子，并在基底表面形成可以覆盖贵金属核壳纳米粒子的高分子涂层，另一方面精确控制贵金属核壳纳米粒子和高分子涂层的厚度，这样能够荧光分子的荧光增强，可靠性和重复性较好。

技术领域

本发明属于微型器件领域，涉及一种光增强器件，具体涉及一种微型荧光分子荧光增强器件。

背景技术

贵金属纳米粒子特别是金、银纳米粒子，由于其含有丰富的自由电子，导致其在外界的刺激下，会产生独特的表面等离子体共振（LSPR）性质。贵金属纳米粒子独特的LSPR性质使其在分子检测（SERS），荧光增强方面（MEF）具有非常大研究前景和应用价值。

研究表明，自然界中存在很多可以发荧光的分子。现代人工也可以合成许多发荧光分子，但是由于分子的发光效率比较低下，荧光寿命较短等局限性的存在，使得荧光分子在现代工业和医学上的应用产生了很大的局限。而贵金属纳米粒子所具有的LSPR特征正好可以通过局部电磁场的增强来影响荧光分子的发光效率，改变荧光分子中电子的跃迁概率，从而解决了很多分子发光效率低，荧光寿命短的难题。

与此同时，很多实验和理论观察到，荧光分子和金属纳米粒子之间不仅有增强作用，同时具有淬灭的效果，而决定淬灭和增强关系的就是荧光分子和金属纳米粒子之间的距离，相关研究进一步表明，当分子和粒子之间的距离小于5 nm时，分子的激发态电子会被金属纳米粒子捕获，不能跃迁到基态产生荧光，从而导致荧光的淬灭。而当分子和粒子之间的间距在一个适中的位置(10-50nm）时，纳米粒子产生的局域电磁场可以有效的增强分子的辐射跃迁概率，从而增强荧光发光效率。尽管知晓“增强和淬灭两个竞争现象与分子和纳米粒子的距离密不可分”这一原理，但现有技术中仍缺乏用于荧光分子荧光增强的器件，而通常是简单地调节纳米粒子和荧光分子之间的距离，其方法有两种：一类方法主要是通过二氧化硅这样的光透过性材料来隔离纳米粒子和荧光分子，这类方法往往对二氧化硅的厚度要求精确控制,重复性较差；另外一类方法是将纳米粒子参杂到混有荧光分子的有机溶剂中。这种方法虽然可以得到较高的荧光增强因子，但是实验测试的均匀度和可重复性不是很好。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种可靠性和重复性较好的微型荧光分子荧光增强器件。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种微型荧光分子荧光增强器件，它包括基底、组装在所述基底任一表面的多个贵金属核壳纳米粒子以及形成在所述基底表面且覆盖所述贵金属核壳纳米粒子的高分子涂层，所述高分子涂层的厚度为40~90nm，所述贵金属核壳纳米粒子的厚度为20~50nm。

优化地，所述基底（1）的材质为Si或SiO2。

优化地，所述贵金属核壳纳米粒子（3）为银包覆在金表面的核壳结构。

进一步地，所述高分子涂层（2）的材质为聚甲基丙烯酸甲酯。

进一步地，所述贵金属核壳纳米粒子（3）呈棒状，其长度为50~500nm。

进一步地，它的制备方法包括以下步骤：

（a）种子生长液的配置：将HAuCl4溶液溶于十六烷基三甲基溴化铵溶液中，随后加入冰水冷却的NaBH4溶液，搅拌2~3分钟形成种子生长液；