CN108872183A - 一种sers芯片的制备、保存及上样方法 - Google Patents

一种sers芯片的制备、保存及上样方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种SERS芯片的制备、保存及上样方法，SERS芯片包括固相芯片基底和设置在所述固相芯片基底上的多个间隔分布的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括一个或多个金属纳米粒子，所述保存方法包括通过液态溶剂将新鲜制备的SERS芯片的所述纳米结构单元与空气隔绝。本发明的保存方法简单易行，且可大大延长固相SERS芯片的寿命。本发明通过采用纳米粒子组装的方法并结合水封的方式储存，使得SERS芯片表面具有一层极薄的水层，而该水层能够控制“热点”的开、关，从而能够较好地掌控分子可进入性及“热点”分布可控性的平衡，从而使得SERS芯片的均匀性和重现性好且能够检测低浓度的痕量物质。

Description

一种SERS芯片的制备、保存及上样方法
技术领域
本发明涉及表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)技术，特别是一种SERS芯片的制备、保存及上样方法。
背景技术
表面增强拉曼(SERS)技术因其可达单分子检测的超高灵敏度而广受关注，其提供了目标分子相关的指纹特征，表达了诸如分子种类、分子取向、吸附方式等丰富的化学信息。SERS犹如放大镜，将微量信息进行极限放大后呈现在人们面前。因此，SERS作为表界面的重要研究工具，在材料科学、化学、表面催化、环境及食品科学及生物医药等领域具有巨大的应用前景。
SERS的信号增强能力源于基底上独特的纳米结构。当激光照在狭小的纳米结构时，会激发表面等离激元，大大增强了待测物周围的电磁场，提高其拉曼信号的强度。不同纳米结构产生的电磁场增强不同，其中一些特殊位置可产生极大的电磁场增强，这些位置被称为“热点”。热点区域一般仅占整体位置的1％左右，却贡献了整体信号的70％。控制“热点”的形成和排布是SERS芯片制备乃至SERS技术应用的核心，也是目前SERS领域研究的热点。然而，仅有热点是不够的，必须“热点”区域存在目标分子，才能获得相关的有效信息。因此制备样品时使“热点”区域存有目标分子，也应为SERS技术应用的一个重点，然而目前人们却甚少关注。
SERS应用中运用“热点效应”制样，通常有两种方式：一为预先制备“热点”，再将目标分子装入以获取其SERS光谱；另一种为吸附目标分子后，再进行“热点”制备。前者一般为固相芯片，可方便地进行热点排布，对于SERS 芯片的均匀性和重现性均可有效掌控。然而，由于高SERS活性的“热点”往往间隙很小(～1nm)，毛细作用使其分子可进入性大大降低。因此，在检测低浓度的痕量物质时，即使吸附很长时间，也少有目标分子可到达“热点”区域，最终该物质的信号也较为微弱。后者往往为溶胶体系，在吸附了目标物质后，纳米粒子由于表面双电层的破坏，倾向于以热力学更稳定的聚集体方式存在。此种情形下，目标分子吸附较为容易，然而，此种“热点”制备方式随机性太高，形成的“热点”结构千差万别，因此结果的重现性不理想。如何在SERS“热点”分布可控的基础上，兼顾其目标分子可进入性，是一个两难的问题，也是SERS技术发展的一个瓶颈。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中SERS“热点”分布可控与目标分子可进入性不能兼顾的问题。
为解决以上问题，本发明第一方面提供一种SERS芯片的保存方法及保存系统。本发明第二方面提供一种SERS芯片的制备方法。第三方面提供一种SERS 芯片的上样方法。
本发明的SERS芯片的保存方法为：SERS芯片包括固相芯片基底和设置在所述固相芯片基底上的多个间隔分布的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括一个或多个金属纳米粒子，所述保存方法包括通过液态溶剂将新鲜制备的所述 SERS芯片的所述纳米结构单元与空气隔离。
根据一种实施方式，通过将所述新鲜制备的SERS芯片浸没在所述液态溶剂中进行保存。
根据另一种实施方式，通过将所述液态溶剂滴加在所述SERS芯片上并在所述纳米结构单元上形成液封层进行保存。所述SERS芯片表面包括用于检测样品分子的活性区域，所述纳米结构单元均匀分布在活性区域内，通过将所述液态溶剂滴加在所述活性区域内实现对所有纳米结构单元的液封。
本发明中的金属纳米粒子通过聚集形成所述纳米结构单元，优选通过自组装方法进行聚集。
本发明中新鲜制备的SERS芯片指的是刚制备完成且至少所述纳米结构单元尚处于湿润状态的芯片。
本发明中，纳米结构单元间隔分布指的是相邻两个纳米结构单元之间形成有间隙，而非连接在一起。
本发明中的液态溶剂可以采用便宜无毒且易挥发的液态溶剂，所述液态溶剂包括但不限于水、醇、酮、酯。所述液态溶剂可以使单一溶剂也可以是混合溶剂。优选地，所述液态溶剂包括水、乙醇、正己烷、丙酮、乙酸乙酯中的至少一种，更优选为超纯水。优选地，所述液态溶剂包括但不限于水与醇、醇与醇的混合物。
本发明中，固相芯片基底可以是本领域常用的那些，没有特别限制，例如可以是具有平整表面的基底，或者是表面形成有多个纳米凸起部的基底。
根据一种优选实施方式，所述的固相芯片基底的表面形成有多个凹陷部，单个所述纳米结构单元设置在单个所述凹陷部内部。
根据该实施方式，形成有凹陷部的固相芯片基底可以通过AAO模版法制备，优选采用具有多种规格的凹陷部的固相芯片基底。
其中，凹陷部的规格由所述凹陷部周向的轮廓形状、凹陷部的体积、凹陷部的开口面积限定，当二个凹陷部的周向的轮廓形状、凹陷部的体积、凹陷部的开口面积三个中的任意一个不同时，视为二种规格。
进一步优选地，设每平方厘米的面积内所述凹陷部的个数为N个，该N个凹陷部至少具有N/10种规格，再进一步优选至少具有N/8种规格，更优选至少具有N/6种规格，最优选至少N/3种规格。
本发明，优选地，凹陷部在基底表面上阵列排布，由于凹陷部具有多种规格，使得SERS芯片在微观下呈现出微观无序的形态，这突破了人们对优秀SERS 基底的常规认识。前文可知，由于SERS基底性能与结构密切相关，因此研究者在追求可重复的SERS基底时，一贯致力于获得均一的纳米结构J.Phys.Chem.C 111,6720；ACS Appl.Mater.Interfaces 3,1033。诚然，均一的纳米结构可确保获得良好的重现性，但本案发明人在长期研究和大量实践中发现，结构相似的纳米结构单元之间极易发生能量共振，将聚集在纳米粒子间隙处(“热点”)的能量发散出去，导致“热点”处的SERS活性大大下降。可能正是基于此因素，使得现有技术中一些结构相似性太高的SERS基底的SERS活性并不突出。本案发明人通过使多个凹陷部的规格有所差异，并尽量使凹陷部的规格尽可能多，可以使被限制于其中的多个纳米结构单元的尺寸和/或形状也不完全相同，如此可以避免因相同结构的纳米结构单元之间产生相互作用，消除其对于等离子体局域化的不利影响，大幅增强SERS单元作为SERS基底应用时的SERS活性。另一方面，从统计角度，大面积范围内(1μm2)的纳米结构单元(约100个或更多)总体性能却十分接近，因而具有宏观均一的特征，使得所述SERS芯片十分均匀，进而可以保障SERS测试结果的可靠性，使之可以很好的应用于定量检测。
优选地，凹陷部在固相芯片基底上的分布密度为108～1010个/cm2。
优选地，相邻二个所述凹陷部之间的最小间隔距离为1～50nm，进一步优选为5～50nm，更优选为10～30nm。
本发明中，相邻二个凹陷部之间的最小间隔距离指的是一个凹陷部的上边缘上的任意点与相邻的一个凹陷部的上边缘上的任意点之间的多个距离中最小的距离。
优选地，所述凹陷部的深度为30nm～2μm，进一步优选为30～150nm。
本发明中，凹陷部的深度指的是纳米凹陷部的上边缘所在面至凹陷部底面的最大距离。
优选地，所述凹陷部的开口面积为0.0025μm2～16μm2。
本发明中，凹陷部的开口面积指的是凹陷部上边缘所围成的面的面积。
优选地，所述的凹陷部的直径为50nm～4μm，进一步优选为50～300nm。
本发明中，凹陷部的直径指的是凹陷部上边缘上的任意两点之间的多个距离中的最大的距离，当凹陷部的上边缘围成的面呈圆形时，凹陷部的直径为该圆形的直径；当凹陷部的上边缘围成的面呈方形时，凹陷部的直径为该方形的对角线；当凹陷部的上边缘围成的面为三角形时，凹陷部的直径为该三角形的最长边；当凹陷部的上边缘围成的面呈椭圆形时，凹陷部的直径为该椭圆的长轴。
本发明通过控制凹陷部之间的最小距离和/或凹陷部的密度和/或纳米凹陷部的直径，可以实现纳米结构单元的高密度堆积，利于进一步加强SERS效应。进一步的，本发明可以做到凹陷部和金属纳米粒子的直径尽可能小，优选地，纳米凹陷部的直径为50～300nm，金属纳米粒子的直径为50～60nm，从而使得芯片的活性更好，稳定性、均匀性和可重复性更佳。
优选地，所述的凹陷部通过紫外刻蚀、HF刻蚀、激光刻蚀、纳米球印刷术或电化学法制得。
进一步优选地，通过控制制备参数使所述多个凹陷部具有多种规格。
例如，前述的表面具有多个凹陷部的基材可以通过纳米球印刷术或电化学法等工艺制备，具体可参考但不限于如下文献2：J.Am.Chem.Soc.127，3710； Chem.Commun.53,7949。
其中，电化学法制备具有纳米孔洞的基材的过程是十分容易的，并已商业化(例如AAO模板)。而纳米球印刷相对可控性更强，可制备更多的孔道结构参数。这两种方法相对其它纳米结构加工方法(例如EBL、纳米压印等)，具有分辨率高，操作性强，成本低廉的优势，十分适合本发明所述SERS单元的制备。
本发明中SERS芯片可以通过多种方式制备。
例如，本发明通过将纳米粒子调配为分散液等形式，并使之与基材接触，进而使纳米粒子进入相应的凹陷部，并通过自组装等形式聚集形成纳米结构单元。该制备方法极其简单，制备成本极其低廉。且此方法无需对基材和纳米分散液进行特殊处理，适用性广(所有已报导的纳米孔道结构，各种纳米溶胶均适用)，因此可以制备多种纳米粒子聚集体结构。更重要的是，此方法可高通量的制备基底结构，尤其适合商业化运作。
进一步地，所述的制备方法可以包括：通过重力作用等使所述分散液中的多个纳米粒子沉积到所述多个凹陷部内，并自组装形成所述多个纳米结构单元。
更进一步地，可以对基材或者金属纳米粒子进行表面改性或疏水修饰，从而更利于纳米粒子进入到凹陷部中进行聚集。
进一步地，所述包含多个纳米粒子的分散液可以采用纳米溶胶。
例如，前述的纳米粒子可以通过湿法工艺合成，其形貌、尺寸亦可以是被方便的调控的，相应的工艺过程及条件可以参考但不限于如下文献1：Angew. Chem.Int.Ed.45,3414。
根据另一种优选实施方式，所述的固相芯片基底的表面形成有多个纳米凸起部，单个所述纳米结构单元设置在单个所述纳米凸起部上表面。
优选地，所述纳米凸起部包括纳米柱、纳米线、纳米针或纳米锥形。优选采用长径比为8～12:1的纳米柱。
本发明中的纳米凸起部可以通过纳米印刷方法制得。
优选地，所述纳米凸起部的长度为50nm～4μm，进一步优选为50～300nm，直径为30nm～2μm，进一步优选为30～150nm。
优选地，所述金属纳米粒子包括金纳米粒子、银纳米粒子中的至少一种。
优选地，所述的纳米结构单元中相邻金属纳米粒子之间的间隙为1～2nm。
本发明中，相邻金属纳米粒子之间的间隙指的是相邻两个金属纳米粒子表面的多个距离中最小的距离。
优选地，其中至少两个所述的纳米结构单元所含金属纳米粒子的数量不同；和/或，其中至少两个纳米结构单元的形状和/或尺寸不同。
优选地，所述的纳米结构单元包含3～6个金属纳米粒子，以取得更为良好的SERS效应。
根据一个优选方案，将通过所述的液态溶剂使所述的纳米结构单元与空气隔离的所述的SERS芯片置于容器中，在封闭条件下进行保存。
本发明中的保存方法对保存时间没有要求，可以是临时存放，即制备好的新鲜SERS芯片采用本发明的保存方法短时间存放后即进行后续的上样和测定；也可以是长期保存，即制备好的新鲜SERS芯片为了方便输送和储存采用本发明的保存方法进行长时间保存，直至需要使用时，才从水中取出SERS芯片进行后续的上样和测定。
本发明还提供一种SERS芯片产品，包括设有容纳空间的容器、设置在所述容纳空间内的SERS芯片，所述SERS芯片包括固相芯片基底和设置在所述固相芯片基底上的多个间隔分布的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括一个或多个金属纳米粒子，所述的SERS芯片产品还包括用于浸没所述纳米结构单元的液态溶剂。
优选地，一个所述的容器内装有一个或多个所述的SERS芯片。容器的具体设计可以多种多样，没有特别限制。
本发明中，固相芯片基底可以是本领域常用的那些，没有特别限制，例如可以是具有平整表面的基底，或者是表面形成有纳米凹陷部的基底，或者是表面形成有纳米凸起部的基底。
其中，关于基底，纳米凹陷部，纳米凸起部等的限定与上述保存方法中的相同，此处不再赘述。
本发明还提供一种SERS芯片的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备新鲜的SERS芯片，所述的新鲜SERS芯片包括固相芯片基底和设置在所述固相芯片基底上的多个间隔分布的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括一个或多个金属纳米粒子；
(2)对步骤(1)制得的SERS芯片进行清洗；
(3)将清洗后的SERS芯片整体或者SERS芯片的纳米结构单元浸没在液态溶剂中；
在整个制备过程中，控制所述的纳米结构单元处于润湿状态。
优选地，所述的金属纳米粒子的表面电势均为正或均为负。
优选地，步骤(3)中，所述的SERS芯片装设于设定容器中，在将清洗后的SERS芯片整体或者SERS芯片的纳米结构单元浸没在液态溶剂中后，将容器封闭。
根据本发明，所述新鲜SERS芯片可以是按照已知的方法制备的各种固相芯片，没有特别限制。优选地，控制制备好的芯片的纳米结构单元处于湿润状态时，即用液态溶剂液封保存。例如，SERS芯片是通过纳米粒子自组装方法制备的芯片，在芯片处于湿润状态时放入液态溶剂进行保存。或者SERS芯片的制备方法包括：通过纳米印刷在所述固相芯片基底上形成纳米柱状结构，纳米柱状结构包括多个间隔分布的纳米柱，然后通过磁控溅射方法在所述的多个纳米柱上形成纳米结构单元，在制备纳米柱时保持干燥状态从而保证纳米柱矗立不聚集，溅射好纳米结构单元后，在纳米结构单元还处于湿润状态时放入液态溶剂进行保存。
上述的纳米粒子自组装方法、纳米印刷方法以及磁控溅射方法均是已知的，可以参照本领域惯常的实施方式来进行。其中优选地，需要在过程中确保金属纳米粒子表面的电势均为正或均为负，从而使得在湿润状态下，金属纳米粒子表面的电势的存在使得金属纳米粒子之间存在静电排斥作用，因此，由金属纳米粒子形成的纳米结构单元之间会具有理想的间隙，此时，“热点”的可进入性较高，目标分子能够较为自由的进入“热点”。进一步地，金属纳米粒子表面的电势由其表面富集的离子决定，可以是在金属纳米粒子制备过程中引入或是制备完成后后期引入。例如，按照经典的Frens方法可以获得前述期望的表面电势为负电势的金属纳米粒子。
此外，还优选地，控制组装用的纳米粒子溶液中的纳米粒子的浓度为1× 109～3×109个/mL。
此外，还优选地，先依次对所述的固相芯片基底进行活化与表面偶联改性，然后在改性后的固相芯片基底上形成纳米结构单元。
本发明中所述的表面偶联改性的目的在于提高金属纳米粒子在基底上的结合力，包括但不局限于采用偶联剂进行偶联改性，采用其他方法进行改性从而使金属纳米粒子与固相芯片低级容易进行偶联也可。作为本发明的一个优选方案，采用硅烷偶联剂进行改性，硅烷偶联剂可以是常见的那些，具体例如3-氨丙基三甲基氧基硅烷等。
本发明还提供一种SERS芯片的上样方法，该方法使用按照上述SERS芯片的保存方保存的SERS芯片或上述SERS芯片产品，并包括如下步骤：
(1)、待SERS芯片上的大部分液态溶剂干后，放入样品溶液中，浸渍设定时间使样品分子吸附到SERS芯片上，整个过程中保持所述的SERS芯片的纳米结构单元湿润；
(2)、取出吸附了样品分子的SERS芯片，洗涤，干燥。
本发明中，步骤(1)可以采用自然挥发或者用滤纸吸等方法使SERS芯片上的大部分液态溶剂干掉。
本发明还提供一种SERS芯片的测试方法，利用按照上述上样方法得到的 SERS芯片进行SERS光谱采集。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过采用表面电势均为正或均为负的金属纳米粒子以及通过使吸附好目标分子前的SERS芯片保持湿润，从而使得SERS芯片上的“热点”处于开的状态，便于目标分子进入“热点”，从而较好地掌控了分子可进入性及“热点”分布可控性的平衡，从而使得SERS芯片的均匀性和重现性好且能够检测低浓度的痕量物质。
本发明通过将SERS芯片在水中保存，一方面可以使SERS芯片上的“热点”处于开的状态，便于目标分子进入“热点”；另一方面可以大大延长SERS芯片的寿命，从而推动了SERS技术的发展应用。
附图说明
图1为纳米粒子组装示意图；
图2为SERS芯片干燥制样原理示意图，其中，左图为湿润状态的SERS芯片，右图为吸附了样品分子后干燥后的SERS芯片；
图3为在硅片表面自组装金纳米粒子的TEM图；
图4为在AAO模版表面自组装金纳米粒子的TEM图；
图5为硅纳米柱SERS固相芯片的示意图；
图6为SERS芯片制样流程示意图；
图7为SERS芯片干燥前后的光学图片；
图8为实施例三和实施例四采集的光谱图像，其中，上面的谱线为实施例三对应的谱线，此时“热点”处于开时进行测试；下面的谱线为实施例四对应的谱线，此时“热点”处于闭时进行测试；
图9为不同保存条件下SERS芯片活性随时间变化图。
具体实施方式
本发明的原理：
参见图1，采用纳米粒子自组装的方法将金属纳米粒子组装在固相芯片模板上；参见图2，将SERS芯片与样品分子接触，待样品分子进入“热点”后，进行干燥，完成上样。
其中，图1以及图2的左图为湿润状态的SERS芯片，此时，由于金属纳米粒子表面电势均为正或均为负，金属纳米粒子之间存在静电排斥作用，因此，金属纳米粒子之间无法靠的太近，此时，“热点”的可进入性较高，即，“热点”处于开的状态，使得样品分子进入较为自由。
当吸附饱和后，芯片干燥后，由于纳米金属表面双电层破坏以及溶剂挥发效应，将拉近金属纳米粒子之间的距离，形成高SERS活性的“热点”。此时，“热点”处已有目标分子，参见图2的右图，因此由于“热点”间隙变小(即关闭)而减小的分子可进入性并不影响最终的测试效果。
这里需要指出的是，溶液干燥导致的芯片“热点”关闭是不可逆过程。即一旦芯片干燥后，再将其放入溶剂中湿润，也不能再次将“热点”打开。因此，除最终吸附完目标分子后可晾干芯片，其余过程中芯片须保持湿润状态。
为了使本发明更加清楚，结合附图和实施例对本发明做进一步说明，应当理解，本实施例并不用于限定本发明的保护范围。本发明中未详细描述的方法和条件为本领域的常规条件。
实施例一：
(1)采用经典Frens方法合成金纳米粒子：在强烈搅拌下，将0.75mL 1％ (w/v％)柠檬酸钠加入到100mL沸腾的0.01％(w/v％)氯金酸溶液中，搅拌下继续回流15min，自然冷却至室温，可获得粒径为40nm的Au纳米粒子，并进行稀释得到浓度为2×109个/mL的Au纳米粒子稀溶液。
(2)将洗净的硅片(4mm*4mm)或采用AAO模板法制备的具有纳米凹陷部的基底采用浓硫酸-双氧水溶液法进行活化，随后将其浸泡在3-氨丙基三甲基氧基硅烷(APTMS)的稀溶液中(19μL APTMS纯溶液溶于100ml乙醇中) 12h，取出，用乙醇清洗，N2气吹干，在110℃下烘2h。随后将其浸泡在步骤 (1)制得40nm Au纳米粒子稀溶液中(估计其浓度为2×109个/mL)2h，取出，用超纯水清洗后放入水中保存。
图3、图4分别为运用此种组装方法在硅片和AAO模板中制备的SERS芯片电镜图。从图中可以看出，纳米粒子尺寸分布均匀，粒子排布规则有序。
实施例二：
运用纳米印刷制备长径比为10：1的纳米柱，并在其顶端溅射银纳米粒子。制备过程中保持纳米柱矗立不聚集，制备完毕后趁银纳米粒子处于湿润状态时将芯片放入水中液封保存。
图5为纳米柱结构SERS芯片结构示意图。
实施例三：
将实施例一中液封保存6个月后的在AAO模板上制备的具有纳米凹陷部的 SERS芯片取出，正面朝上，背面放于滤纸上，待大部分水层被滤纸吸干后，迅速将芯片放入事先准备好的1mM吡啶乙醇溶液中，10min后取出，用乙醇冲洗3次。再一次将芯片背面放于滤纸上，待大部分乙醇被滤纸吸干后，将芯片放于载玻片上晾干，随后进行SERS光谱采集，所得光谱图像为图8中上面的一条谱线。
图6为SERS芯片制样流程示意。在进行纳米粒子自组装时，Au纳米粒子通过APTMS的偶联作用，逐渐在硅片基底表面固定并富集，然而，由于纳米粒子表面富含柠檬酸根，其表面电势为负(Zeta电位约-36mV)，纳米粒子之间存在静电排斥作用，因此并不能距离太近，形成狭小的间隙；此时，“热点”的可进入性较高，使得目标分子进入较为自由。当吸附饱和后，将芯片表面大部分溶剂吸干，仅留下薄薄一层溶剂层，可大大缩短芯片晾干时间。芯片干燥后，由于表面双电层破坏以及溶剂挥发效应，将拉近纳米粒子之间的距离，形成高SERS活性的“热点”。此时，“热点”处已有目标分子，因此由于“热点”间隙变小(即关闭)而减小的分子可进入性并不影响最终的测试效果。这里需要指出的是，溶液干燥导致的芯片“热点”关闭是不可逆过程。即一旦芯片干燥后，再将其放入溶剂中湿润，也不能再次将“热点”打开。因此，除最终吸附完目标分子后可晾干芯片，其余过程中芯片必须保持湿润状态。
芯片“热点”是否关闭有一个较好的判断方法，如图7所示，一旦“热点”关闭，则由间隙改变引起的纳米粒子表面SPR变化会使得芯片颜色发生极大的改变。红色的芯片代表“热点”开放，而黑色的芯片代表“热点”已经闭合。
实施例四：
将实施例一中液封保存6个月后的在AAO模板上制备的具有纳米凹陷部的 SERS芯片取出，正面朝上，背面放于滤纸上，待大部分水层被滤纸吸干后晾干。将芯片放入事先准备好的1mM吡啶乙醇溶液中，10min后取出，用乙醇冲洗3 次。再一次将芯片背面放于滤纸上，待大部分乙醇被滤纸吸干后，将芯片放于载玻片上晾干，随后进行SERS光谱采集，所得光谱图像为图8中的下面一条谱线。
从图8的两个光谱对比可以看出，在保持其他条件相同的情况下，开放的“热点”能吸附更多的目标分子，因此获得的SERS信号10倍好于关闭的“热点”。此实验明确的表明了保持“热点”开放对SERS检测具有重大的意义。
实施例五：
将按照实施例一的方法制备的同一批次在AAO模板上制备的具有纳米凹陷部的SERS芯片分别以水封和空气中放置(保干器)保存，每月分别取5片测试其SERS活性(保持其他条件一致)，平均结果后获得的芯片稳定性特征如图9 所示(分别归一化)。可以看出，水封的芯片保质期长达1年，而放入空气中保存的芯片仅有半年的活性稳定期，半年之后将逐渐衰减，1年后其活性仅为起初的1/2。
相比水封，空气中氧气会对贵金属表面(如银)进行氧化刻蚀，影响其SERS 稳定性。此外，长期储存使得空气中的有机污染物吸附于SERS芯片表面，引入污染，使其性能下降。因此，水封相对空气储存较为有效。
更重要的是，如上文所述，水封的芯片将持续保持“热点”开放状态，其 SERS活性相比“热点”闭合的芯片具有明显的优势。
综上，本发明推荐的SERS芯片存储方式为水封。

Claims (19)

1.一种SERS芯片的保存方法，其特征在于：SERS芯片包括固相芯片基底和设置在所述固相芯片基底上的多个间隔分布的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括一个或多个金属纳米粒子，所述保存方法包括通过液态溶剂将新鲜制备的所述SERS芯片的所述纳米结构单元与空气隔离。
2.根据权利要求1所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：通过将所述新鲜制备的SERS芯片浸没在所述液态溶剂中进行保存。
3.根据权利要求1所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：通过将所述液态溶剂滴加在所述SERS芯片上并在所述纳米结构单元上形成液封层进行保存。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：所述液态溶剂包括水、乙醇、正己烷、丙酮、乙酸乙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：所述的固相芯片基底的表面形成有多个凹陷部，单个所述纳米结构单元设置在单个所述凹陷部内部。
6.根据权利要求5所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：所述凹陷部的直径为50nm～4μm，深度为30nm～2μm。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：所述的固相芯片基底的表面形成有多个纳米凸起部，单个所述纳米结构单元设置在单个所述纳米凸起部上表面。
8.根据权利要求7所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：所述纳米凸起部包括纳米柱、纳米线、纳米针或纳米锥形。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：所述金属纳米粒子包括金纳米粒子、银纳米粒子中的至少一种。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的SERS芯片的保存方法，其特征在于：将通过所述的液态溶剂使所述的纳米结构单元与空气隔离的所述的SERS芯片置于容器中，在封闭条件下进行保存。
11.一种SERS芯片产品，包括设有容纳空间的容器、设置在所述容纳空间内的SERS芯片，所述SERS芯片包括固相芯片基底和设置在所述固相芯片基底上的多个间隔分布的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括一个或多个金属纳米粒子，其特征在于：所述的SERS芯片产品还包括用于浸没所述纳米结构单元的液态溶剂。
12.根据权利要求11所述的SERS芯片产品，其特征在于：一个所述的容器内装有一个或多个所述的SERS芯片。
13.根据权利要求11或12所述的SERS芯片产品，其特征在于：所述的固相芯片基底的表面形成有多个凹陷部，单个所述纳米结构单元设置在单个所述凹陷部内部。
14.根据权利要求13所述的SERS芯片产品，其特征在于：所述凹陷部的直径为50nm～4μm，深度为30nm～2μm。
15.根据权利要求11或12所述的SERS芯片产品，其特征在于：所述的固相芯片基底的表面形成有多个纳米凸起部，单个所述纳米结构单元设置在单个所述纳米凸起部上表面。
16.根据权利要求15所述的SERS芯片产品，其特征在于：所述纳米凸起部包括纳米柱、纳米线、纳米针或纳米锥形。
17.根据权利要求11或12所述的SERS芯片产品，其特征在于：所述金属纳米粒子包括金纳米粒子、银纳米粒子中的至少一种。
18.一种SERS芯片的上样方法，其特征在于：该方法使用按照权利要求1～10中任一项权利要求所述的SERS芯片的保存方保存的SERS芯片或权利要求11～17中任一项权利要求所述的SERS芯片产品，并包括如下步骤：
(1)、待SERS芯片上的大部分液态溶剂干后，放入样品溶液中，浸渍设定时间使样品分子吸附到SERS芯片上，整个过程中保持所述的SERS芯片的纳米结构单元湿润；
(2)、取出吸附了样品分子的SERS芯片，洗涤，干燥。
19.一种SERS芯片的测试方法，其特征在于：利用按照权利要求18所述的上样方法得到的SERS芯片进行SERS光谱采集。
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