[发明专利]间隙可动态调控的有序聚苯乙烯@金复合微球阵列及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种间隙可动态调控的有序聚苯乙烯@金复合微球阵列及其制备方法和用途。阵列为热致收缩聚氯乙烯衬底和其上置有的有序金复合微球阵列，其中，组成微球阵列的金复合微球的间距为50‑65nm、球直径为150‑935nm，其由聚苯乙烯球表面覆有金膜构成；方法为先将聚苯乙烯胶体球构成的单层胶体晶体模板置于热致收缩聚氯乙烯衬底上，再对得到的热致收缩聚氯乙烯衬底上带有的单层胶体晶体模板进行等离子体刻蚀，之后，对得到的热致收缩聚氯乙烯衬底上带有的单层非密排聚苯乙烯球模板使用溅射镀膜法沉积金膜，制得目的产物。它极易于广泛地商业化作为表面增强拉曼散射活性基底精准重复地痕量检测其上附着的待测物。

技术领域

本发明涉及一种微球阵列及制备方法和用途，尤其是一种间隙可动态调控的有序聚苯乙烯@金复合微球阵列及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)光谱作为一种超灵敏检测技术，具有操作简单、快速及对化学结构的指纹识别等优点，在环境污染物检测、反应监控、食品安全检测以及生物传感等领域得到了广泛的应用。对于贵金属基底而言，拉曼信号的增强主要归因于贵金属表面上的局域表面等离子体共振引起的电磁场增强。当两个贵金属纳米结构之间的间隙小于10nm时，间隙处将产生极强的耦合电场，通常称之为SERS“热点”。当目标物分子处于这些“热点”中时，其拉曼信号得到显著的放大，检测灵敏度甚至可达到单分子水平。然而，空间位阻效应会严重地阻碍目标分子进入“热点”，从而严重影响SERS的检测效率，尤其在目标分子浓度很低时，其分布的随机性使得这个难题变得尤为突出。为解决这一难题，人们作了一些有益的尝试和努力，如题为“Manipulating‘Hot Spots’from Nanometer toAngstrom:Toward Understanding Integrated Contributions of Molecule Number andGap Size for Ultrasensitive Surface-Enhanced Raman Scattering Detection”，ACSAppl.Mater.Interfaces，2019，11(42):39359-39368.(“理解分子数量和间隙尺寸对超灵敏表面增强拉曼散射检测的综合贡献”，《美国化学会-应用材料与界面》，2019年，第11卷:39359-39368页)的文章。该文中提及的SERS基底为可热致收缩的聚氯乙烯衬底上附着有65nm粒径的银纳米颗粒；制备时，采用液相法将银纳米颗粒使用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)修饰到可热致收缩的聚氯乙烯衬底上；检测时，先对SERS基底加热，使其收缩，再使用激光拉曼光谱仪测量其上附着的污染物。这种SERS基底虽可用于对痕量污染物的检测，却和其制备方法都存在着不足之处，首先，作为SERS基底的可热致收缩的聚氯乙烯衬底上的银纳米颗粒的形貌、尺寸、间隙以及分布均不均匀，致使对SERS基底加热后纳米颗粒之间的间隙以及排列周期均无法精确地调控，难以得到可重复性强的SERS信号，影响了SERS检测的精准性；其次，制备方法不能获得可热致收缩的聚氯乙烯衬底上附着的贵金属为形貌、尺寸整齐划一，间隙及分布均匀的纳米颗粒。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种SERS信号可重复性强、检测结果精准的间隙可动态调控的有序聚苯乙烯@金复合微球阵列。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述间隙可动态调控的有序聚苯乙烯@金复合微球阵列的制备方法。

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述间隙可动态调控的有序聚苯乙烯@金复合微球阵列的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，间隙可动态调控的有序聚苯乙烯@金复合微球阵列包括热致收缩聚氯乙烯衬底和其上置有的贵金属，特别是：

所述贵金属为有序金复合微球阵列；

所述组成有序金复合微球阵列的金复合微球的球间距为50-65nm；

所述球间距为50-65nm的金复合微球的球直径为150-935nm；