[发明专利]PDMS薄膜在SERS高灵敏度检测中的应用

说明书

本发明属于一种分析检测技术，具体是PDMS薄膜在SERS高灵敏度检测中的应用，所述PDMS薄膜表面粗糙度在0.22nm以下；所述PDMS薄膜由聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子构成，所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子嫁接在一用于承载待测物的基底上，PDMS薄膜富集分散在溶剂中的待测物，提高SERS检测灵敏度。在PDMS膜富集的基础上，选用单个有机金属框架包覆的单根金纳米棒核壳结构作为SERS增强颗粒，利用有机金属框架隔离SERS热点，从而提高了SERS定量检测能力，而损失的SERS灵敏度可以通过PDMS膜的富集功能而得到补偿。另外，利用ZIF‑8的孔隙结构可以对复杂环境下的不同尺寸的分析物进行筛选，从而实现SERS的选择性检测。

技术领域

本发明涉及激光拉曼检测技术领域，特别涉及PDMS薄膜在SERS高灵敏度检测中的应用。

背景技术

表面增强拉曼光谱(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)是一种较新的检测技术，于上世纪六十年代被发现(Chem.Phys.Lett.1974,26,163-166)。它是利用激光辐射下在贵金属(通常是金或者银)纳米结构间隙(10纳米)内产生局域超强电磁场(“热点”)来增强位于此间隙内分子拉曼信号的技术。SERS检测技术因其单分子水平检测，特异性指纹识别，以及对水不敏感等优势，在痕量检测领域(如生态环境、食品安全、毒品管控、国防军事等)中有着广泛的应用(Chem.Rev.2008,108,462-493)。为了使SERS技术能够达到痕量检测水平，除了研发高性能的SERS衬底，还需要思考如何将有限的待检测分子输送到SERS衬底的“热点”位置。前期研究表明，约1％的位于“热点”位置的分子贡献了70％以上的SERS信号(Science 1997,275,1102-1106)，这突出了将待检测分子输送到“热点”位置的重要性。

目前，通过将SERS衬底进行超疏水表面处理能够在一定程度上实现对水溶液中待测物分子的富集(Nature Photon.2011,5,682-687)。但是，超疏水表面处理一般需要在SERS衬底上修饰上一层分子膜，从而阻碍了待检测分子靠近“热点”区域，削弱SERS检测的灵敏度。值得注意的是，有机溶剂(酒精)中的痕量检测在各个领域中也至关重要。虽然，杨等人发展了SLIPS检测平台(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 2016,113,268-273)，实现了对水溶液以及有机溶剂中的超灵敏检测，但SLIPS制作过程的润滑油对富集的溶液有很大的影响。因此，需要构建具有高富集效率、特别适用于常规有机溶剂、不依赖待检测分子类型的富集-SERS检测平台。

另外，SERS检测一直存在定量(重复性)与灵敏度难以兼得的矛盾，限制了SERS技术在准确测定分析物的领域中的应用潜力。处于不同位点上的不同分析物分子的SERS贡献差异很大，这是导致SERS技术定量能力差的内在原因(J.Am.Chem.Soc.2015,137,13698-13705)。另外，通过改善SERS衬底的结构均匀性也不能从根本上解决不同分析物分子的不同SERS贡献。因为即使在同一个SERS热点内，电磁场从最敏感位点到周围空间也会不可避免地急剧下降(Nature 2011,469,385)。降低不同分析物分子极大差异的SERS贡献的一个可行方法是，减小单个SERS热点内以及不同SERS热点之间的电磁场差异，也就是将纳米颗粒隔离开。然而，被隔离开的纳米颗粒之间就没有纳米级的间隙(也就是“热点”)，这必然会导致SERS灵敏度的下降。另外在实际应用中(尤其对生物样品)，需要满足对分析物的选择性探测。因此，亟需开发新的概念来构建一个既具有高灵敏度，又有强大定量能力以及选择性的SERS检测平台。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供PDMS薄膜在SERS高灵敏度检测中的应用，所述PDMS薄膜表面粗糙度在0.22nm以下；所述PDMS薄膜由聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子构成，所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子嫁接在一基底上。水溶液以及常见的有机溶剂在PDMS膜上具有很好的滑动性，因此在溶剂蒸发过程中可以从水溶液或有机溶液中富集分析物分子，从而实现SERS高灵敏检测。