CN105588829B - 可连续调制基底表面等离子体共振的sers测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法。它包括使用激光拉曼光谱仪检测粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底上吸附的待测物，特别是先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层，再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底与透明导电层间施加直流电压，之后，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配，得到增强的待测物的SERS信号。它可广泛地用于分析科学、表面科学、食品安全、环境卫生、生物医学、公共安全等领域。

Description

可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法
技术领域
本发明涉及一种SERS测量方法，尤其是一种可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法。
背景技术
表面等离子体共振(SPR：Surface plasmon resonance)引起的局域电磁场增强被认为是表面增强拉曼散射(SERS)效应的最主要的贡献，当激发光的波长和SPR对应的波长匹配时，产生表面增强拉曼散射效应，这种效应可极大地增强被测分子的拉曼信号。因此，SERS是一种潜在的快速、原位、痕量、便携式检测方法，在分析科学、表面科学、食品安全、环境卫生、生物医学、公共安全等领域有着广泛的应用前景。目前，人们为了获得具有高密度热点的SERS基底，做出了各种努力，如中国发明专利申请CN 104508467 A于2015年4月8日公布的一种表面增强拉曼散射元件。该元件由基板及其上置有的圆柱状金属阵列组成；当使用激光拉曼光谱仪检测其上吸附的待测物质时，金属圆柱体间的纳米间隙引发局域电磁场的增强，从而获得了较强的待测物质的拉曼信号。这种利用金属阵列单元间的表面等离子体共振耦合以提高热点密度的检测方法，虽获得了较高的被测分子的拉曼信号，却因SERS基底的SPR峰位与材料及结构参数息息相关，其一旦确定，对应的SPR峰位即确定，而目前的激光波长数目有限，如532nm、633nm、785nm等，要想实现精确匹配，需要探索一系列的基底的参数，并且很难在同一个基底上实现多个激发波长的测试。制约了SERS检测技术的普适性。
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，提供一种能实现SERS基底的SPR峰位与激发光波长的动态精确匹配的可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法包括使用激光拉曼光谱仪检测粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底上吸附的待测物，特别是，
步骤1，先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层，再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底与透明导电层间施加直流电压；
步骤2，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配，得到增强的待测物的SERS信号。
作为可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法的进一步改进：
优选地，粗糙表面SERS基底为金属阵列基底，或半导体阵列基底。
优选地，金属阵列基底中的金属为金、银、铂、铜中的一种或两种以上的合金。
优选地，透明绝缘层为厚度≤100nm的玻璃，或有机玻璃，或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
优选地，透明导电层为厚度≤100nm的贵金属,或氧化铟锡。
优选地，直流电压的调节范围为-300～+300V。
相对于现有技术的有益效果是：
采用这样的方法后，既可通过电场的调制，实现SERS基底的SPR峰近乎等于激发光的波长，使表面等离子体共振加强、局域电场的强度变大，起到增强SERS信号的效果；又使SPR的调制变得简单便捷，不再需要制备具有不同结构参数的SERS基底；还能对尖端阵列状SERS基底的电荷密度进行调控，使尖端的局域电场得以增强，以增强SERS的信号。从而极大地降低了SERS检测的成本，使SERS检测技术真正具备了普适性。
附图说明
图1是实现本发明的一种基本结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
首先从市场购得或自行制得：
作为SERS基底的粗糙表面SERS基底和石墨烯SERS基底，其中，粗糙表面SERS基底为金属阵列基底和半导体阵列基底，其中的金属阵列基底中的金属为金、银、铂、铜中的一种或两种以上的合金，半导体阵列基底中的半导体为氧化锌，或硫化锌，或碲化镉；
作为厚度≤100nm的透明绝缘层的玻璃、有机玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯；
作为厚度≤100nm的透明导电层的贵金属和氧化铟锡，其中，贵金属为金、银、铂中的一种或两种以上的合金。
接着，
实施例1
可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法如下：
步骤1，先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层；其中，吸附有待测物的粗糙表面SERS基底为金属阵列基底，其中的金属阵列基底中的金属为金，透明绝缘层为厚度20nm的玻璃，透明导电层为厚度100nm的氧化铟锡。再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间施加直流电压；施加直流电压的基本结构如图1所示。
步骤2，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配；其中，激光拉曼光谱仪的激发光波长为532nm，直流电压的调节范围为-300～+300V，得到增强的待测物的SERS信号。
实施例2
可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法如下：
步骤1，先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层；其中，吸附有待测物的粗糙表面SERS基底为金属阵列基底，其中的金属阵列基底中的金属为金，透明绝缘层为厚度40nm的玻璃，透明导电层为厚度80nm的氧化铟锡。再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间施加直流电压；施加直流电压的基本结构如图1所示。
步骤2，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配；其中，激光拉曼光谱仪的激发光波长为532nm，直流电压的调节范围为-300～+300V，得到增强的待测物的SERS信号。
实施例3
可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法如下：
步骤1，先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层；其中，吸附有待测物的粗糙表面SERS基底为金属阵列基底，其中的金属阵列基底中的金属为金，透明绝缘层为厚度60nm的玻璃，透明导电层为厚度60nm的氧化铟锡。再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间施加直流电压；施加直流电压的基本结构如图1所示。
步骤2，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配；其中，激光拉曼光谱仪的激发光波长为532nm，直流电压的调节范围为-300～+300V，得到增强的待测物的SERS信号。
实施例4
可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法如下：
步骤1，先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层；其中，吸附有待测物的粗糙表面SERS基底为金属阵列基底，其中的金属阵列基底中的金属为金，透明绝缘层为厚度80nm的玻璃，透明导电层为厚度40nm的氧化铟锡。再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间施加直流电压；施加直流电压的基本结构如图1所示。
步骤2，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配；其中，激光拉曼光谱仪的激发光波长为532nm，直流电压的调节范围为-300～+300V，得到增强的待测物的SERS信号。
实施例5
可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法如下：
步骤1，先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层；其中，吸附有待测物的粗糙表面SERS基底为金属阵列基底，其中的金属阵列基底中的金属为金，透明绝缘层为厚度100nm的玻璃，透明导电层为厚度20nm的氧化铟锡。再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间施加直流电压；施加直流电压的基本结构如图1所示。
步骤2，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配；其中，激光拉曼光谱仪的激发光波长为532nm，直流电压的调节范围为-300～+300V，得到增强的待测物的SERS信号。
再分别选用作为SERS基底的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底，其中，粗糙表面SERS基底为金属阵列基底或半导体阵列基底，其中的金属阵列基底中的金属为金、银、铂、铜中的一种或两种以上的合金，半导体阵列基底中的半导体为氧化锌，或硫化锌，或碲化镉；作为厚度≤100nm的透明绝缘层的玻璃或有机玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯；作为厚度≤100nm的透明导电层的贵金属或氧化铟锡，其中的贵金属为金、银、铂中的一种或两种以上的合金。重复上述方法，同样获得了SERS基底的SPR峰位与激发光波长的动态精确匹配的结果，即增强的待测物的SERS信号。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法，包括使用激光拉曼光谱仪检测粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底上吸附的待测物，其特征在于：
步骤1，先于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底的上表面依次覆盖透明绝缘层和透明导电层，再于吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底与透明导电层间施加直流电压；
步骤2，调节吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底与透明导电层间的直流电压，使吸附有待测物的粗糙表面SERS基底或石墨烯SERS基底的表面等离子体共振峰位与激发光波长匹配，得到增强的待测物的SERS信号。
2.根据权利要求1所述的可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法，其特征是粗糙表面SERS基底为金属阵列基底，或半导体阵列基底。
3.根据权利要求2所述的可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法，其特征是金属阵列基底中的金属为金、银、铂、铜中的一种或两种以上的合金。
4.根据权利要求1所述的可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法，其特征是透明绝缘层为厚度≤100nm的玻璃，或厚度≤100nm的有机玻璃，或厚度≤100nm的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.根据权利要求1所述的可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法，其特征是透明导电层为厚度≤100nm的贵金属,或厚度≤100nm的氧化铟锡。
6.根据权利要求1所述的可连续调制基底表面等离子体共振的SERS测量方法，其特征是直流电压的调节范围为-300～+300V。
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