[发明专利]一种表面增强拉曼检测铜网及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种表面增强拉曼检测铜网及其制备方法和应用，所述表面增强拉曼检测铜网包括铜网，所述铜网的表面负载有Cu(OH)₂纳米线，所述Cu(OH)₂纳米线的表面负载有贵金属纳米颗粒。本发明通过将Cu(OH)₂纳米线和贵金属纳米颗粒依次负载在铜网上，在铜网表面原位生长大量的贵金属纳米颗粒以构筑超小贵金属纳米颗粒间隙，超小贵金属纳米颗粒间隙不仅能够提供超强贵金属纳米颗粒电磁增强“热点”，当构筑的铜网直接覆盖于人体体液时，超小间隙提供的纳米毛细泵还能够使体液中的目标分子进入贵金属纳米颗粒耦合所形成的“热点”中，从而达到提高分析灵敏度与检测非吸附分子的目的。

技术领域

本发明属于纳米技术与超灵敏测试分析技术领域，具体涉及一种表面增强拉曼检测铜网及其制备方法和应用。

背景技术

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种非侵入性的光谱技术，它利用独特的分子振动指纹来识别和量化低至超痕量水平的分析物。为了增强本质上十分微弱的拉曼信号，SERS使用了Ag、Au、Cu和Al纳米粒子等离子体并且取得了令人振奋的效果。目前普遍接受的SERS理论是：巨大的增强机制主要来自电磁增强和化学增强效应。电磁增强效应主要是由于在适当的激光激发下各种金属纳米结构自由电子的集体振荡所产生的表面等离振子共振(SPR)引起的。SPR与入射光的耦合导致了位于等离子体纳米结构周围的二次电场(hot spots，热点)，有效地将金属表面(距离10nm)附近的电磁场聚集增强，使SERS信号得到10⁶倍以上的增强。

自SERS发现的40多年来，由于金属纳米颗粒热点可用于检测各种分析物的巨大信号增强，电磁增强机理的各种热点构造工程策略应运而生。这些策略主要包括制备具有强电磁场共振的零/一维(0D/1D)等离子体纳米结构，以及具有等离子体耦合的多维(2D/3D)平台。SERS检测中，通常选择粗糙的贵金属表面、贵金属纳米粒子溶胶、周期性金属微结构等作为基底材料。此外，利用热点工程原理衍生开发了新的SERS分析技术。尽管在热点工程的基础知识开发有效的SERS平台方面取得了重大进展，但当前大多数SERS平台研究仍使用表面修饰分子或拉曼染料物种作为拉曼探针进行模型构建以及概念验证演示。这些分子对等离子体表面具有特定的亲和力或者本身具有较大的固有拉曼截面，所以在实际情况下可能无法代表目标分析物的行为。到目前为止，由于不与等离子体纳米结构表面相互作用或者无法吸附在等离子体表面上而导致的目标分子低浓度和热点高迁移率，SERS检测仍然是一个艰巨的挑战。

上述问题严重阻碍了SERS的实际应用，如果目标分析物无法进入等离子体纳米结构电磁热点，即使是最优化设计的SERS热点平台也将基本无效。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种表面增强拉曼检测铜网及其制备方法和应用，本发明通过研究功能化铜网结构来构筑超小贵金属纳米间隙，使目标物分子能够靠近SERS系统中所构建的热点区域，从而对各种体液中的目标分子进行高灵敏度的分析。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的第一个目的是提供一种表面增强拉曼检测铜网的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先将铜网分别浸入三种清洗液中，依次超声清洗30min、20min和10min，去除铜网表面的氧化层，然后用去离子水清洗两次，室温干燥；配制含有氧化剂和NH₃的碱性生长液；将去除氧化层后的铜网浸泡在碱性生长液中20-40min，得到负载有Cu(OH)₂纳米线的铜网。所述生长液的pH值在12-14时反应效果最佳；进一步优选的，所述铜网在生长液中浸泡的时间可为20min、30min或40min；