CN112964676A - 表面等离激元共振传感器芯片及其制备方法和应用 - Google Patents

表面等离激元共振传感器芯片及其制备方法和应用 Download PDF

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柳丽轩
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温福昇
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Abstract

本发明涉及一种表面等离激元共振传感器芯片及其制备方法和应用。具体地，本发明公开了一种基于多晶二硫化钨二维材料的表面等离激元共振传感器及其制备方法和应用，利用多晶二硫化钨二维材料晶界处的硫原子与汞离子较强的相互作用，应用表面等离激元共振技术，可以检测不同浓度的汞离子，通过SPR光谱曲线共振角的线性变化，实现对汞离子的超灵敏度检测。本发明通过使用多晶二硫化钨材料，增大汞离子的灵敏度和降低检测极限。

Description

表面等离激元共振传感器芯片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及传感检测装置，特别涉及有害重金属离子的检测装置。
背景技术
汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在自然界中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集、迁移过程，对于动物尤其是人类危害较大。例如汞(俗称水银)，在水溶液中大部分以汞离子形态存在，具有巨大的毒性，并且可以通过食物链不断地在人体内富集，对人类健康造成严重的危害，例如水俣病等。因此，发展对水溶液中重金属离子，如汞离子等，进行痕量检测的装置和方法具有重要的意义。
对于水溶液中汞离子的传统检测手段主要有：ICP、荧光、原子发射、电化学等技术。这些现有技术存在的不足之处包括：(1)检测成本高，(2) 检测灵敏度低，(3)检测时间长，(4)检测极限不够低等。
表面等离激元共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)传感器是一种检测汞离子等有害金属离子的新型检测装置。SPR传感器是一种检测溶液中折射率变化的光学传感技术，通过检测SPR光谱曲线的变化可以实现对溶液浓度的定量检测，具有免标记、快速检测、成本低廉等特点，广泛应用于生物、医药、环境和食品安全等领域。但是现有的SPR传感器对汞离子等重金属的检测很难实现较低检测极限等技术指标。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本申请的一个目的在于提供一种对汞离子等重金属离子具有超低检测极限的检测装置和方法。
为此，本申请的第一方面提供一种表面等离激元共振传感芯片，包括：透明基材，设置于所述透明基材上的贵金属膜和设置于所述贵金属膜上的多晶二硫化钨二维材料。
本申请的第二方面提供一种表面等离激元共振传感芯片的制造方法，包括：
(1)通过化学气相沉积的方式制备得到1到10层多晶WS2二维材料；
(2)将步骤(1)中制备的多晶WS2二维材料转移到设置于透明基材上的贵金属膜的表面，形成所述表面等离激元共振传感芯片。
本申请的第三方面提供一种表面等离激元共振传感器，其包括本申请第一方面所述表面等离激元共振传感芯片。
本申请的第四方面提供一种表面等离激元共振传感器的制造方法，其包括将本申请第一方面所述表面等离激元共振传感芯片与所述表面等离激元共振传感器的其他部件组装在一起来制造所述表面等离激元共振传感器。
本申请的第五方面提供一种检测溶液中有害重金属离子的浓度的方法，所述方法包括：将待测溶液加入到装有本申请的第一方面的表面等离激元共振传感芯片的样品池中，并利用表面等离激元共振传感器测试表面等离激元共振光谱曲线，根据共振峰位的变化来确定有害重金属离子的浓度。优选地，所述重金属离子是汞离子。
本申请针对现有技术的不足，提供多晶二硫化钨作为SPR芯片的敏感层，使用SPR技术对汞离子等有害重金属离子进行高灵敏检测，具有超低的检测极限。例如，对于汞离子而言，能够检测到浓度为10-18M的汞离子，远超过现有技术所能达到的最低检测限。该检测方法简单、经济、具有较好的应用前景。
附图说明
下面结合附图对本发明各个方面进行说明，应该理解这里的附图仅仅是帮助理解本发明的技术内容的示意图，其中各部件的相对尺寸并不是按照真实部件尺寸成比例绘制的，并且为了更清楚，省略了一些辅助部件。
图1是根据本发明一个实施方式的SPR芯片结构示意图。
图2是根据本发明一个实施方式的SPR芯片制备方法设备示意图。
图3是根据本发明一个实施方式的SPR传感器结构示意图。
图4根据本发明另一个实施方式的SPR传感器结构示意图。
图5根据本发明另一个实施方式的SPR传感器结构示意图。
图6根据本发明另一个实施方式的SPR传感器结构示意图。
图7是在根据本发明一个实施方式的SPR芯片制备方法中，采用CVD 方法制备的多晶二硫化钨的显微镜图片，其中(a)是低放大倍数的原子力显微镜测试图；(b)是高放大倍率的原子力显微镜侧视图；(c)是低倍数的透射电子显微镜测试图；(d)是选区电子衍射测试图；(e)是高角环形暗场扫描透射电子显微镜测试图；其中原子力显微镜图片是用布鲁克公司 multimode 8仪器获得的，透射电子显微镜图片是用FEI公司的Themis Z仪器在200kV电压下获得的。
图8是在根据本发明一个比较例的SPR芯片制备方法，采用CVD方法制备的单晶二硫化钨的显微镜图片和光谱图，其中(a)是单晶硫化钨光学显微镜图片，采用Leica D4000M仪器获得，(b)是单晶硫化钨荧光显微镜图片，采用Leica D4000M仪器获得，(c)是单晶硫化钨拉曼光谱，由 Horiba HR Evolution仪器获得，(d)是单晶硫化钨荧光光谱测试图，由Horiba HR Evolution仪器获得。
图9是根据本发明一个实施方式利用SPR传感器测量不同浓度(10-18 M至10-11M)的汞离子溶液对应的SPR光谱曲线图。
图10是根据本发明一个实施方式利用SPR传感器测量不同浓度(10-18M至10-11M)的汞离子溶液的检测结果图。
图11是采用本发明实施方式的SPR传感器和对比SPR传感器测量不同浓度(10-18M至10-11M)的汞离子溶液的结果对比图。
图12是根据本发明一个实施方式利用SPR传感器测量汞离子与其他金属离子的结果对比图。
具体实施方式
为了提高表面等离激元共振传感器的检测灵敏度，现有技术有使用二硫化钨等材料进行增敏的建议。但是，发明人发现利用现有技术的二硫化钨材料增敏的表面等离激元共振传感器对例如汞离子等金属离子的检测效果仍然不能令人满意，但是采用特定结构的多晶二硫化钨增敏却可以使表面等离激元共振传感器对汞离子的检测极限出人意料地降低几个数量级，因此可以用于超低浓度的重金属离子检测。这种程度的提升是基于现有技术无法预期的。
下面详细说明本申请的各个方面的具体实施方式。
【等离激元共振传感芯片及其制备】
本申请的第一方面提供一种表面等离激元共振传感芯片，包括：透明基材，设置于所述透明基材上的贵金属膜和设置于所述贵金属膜上的多晶二硫化钨二维材料。
在本申请中，“二维材料”被理解为厚度远远小于横向尺寸的材料，通常可以与“薄膜”、“薄层”、“纳米膜”等术语互换使用。
不希望受限于具体理论，发明人认为作为二维过渡族金属硫化物的多晶二硫化钨具有大量的晶界，晶界处的硫原子与溶液中的汞离子具有较强相互作用、可以有效的结合，因此汞离子极易吸附在多晶WS2二维材料晶界处，由此多晶二硫化钨可以作为SPR光学传感器芯片的敏感层，从而实现对汞离子的超灵敏检测，具有超低检测极限等优点。当溶液中存在汞离子时，会与多晶WS2材料晶界处的硫原子结合，SPR光谱曲线向右移动，通过分析SPR光谱共振曲线共振角度的变化量，实现超低检测极限的定量检测溶液中的汞离子浓度。
本申请中，所述透明基材的材质并不受限，可以采用本领域常用的各种透明基材，例如可以是玻璃基板、石英片、有机玻璃片、硅基板、棱镜表面、光纤截面或表面、波浪形反射光栅或光波导等。另外，此处的“透明”指的是对所采用的特定波长的光透明。例如，硅基板对于红外光是透明的，但其对于可见光是不透明的，因此在使用红外光的SPR传感器中可以使用硅基板作为透明基材。
本申请中，透明基材尺寸可以根据需要随意选择不受限制。透明基材的形状亦不受限制，可以根据需要选择矩形、圆形或者是其他规则或非规则形状。因此，本申请中“芯片”一词应该按照其广义进行理解，即不仅仅限于薄片状，而是可以是例如圆柱形、半球形或其他非规则形状。
本申请中，所述贵金属膜可以选自金膜、银膜、铂金膜、或它们的任意组合。贵金属膜的厚度通常在5nm至150nm之间，例如20nm至120nm之间或30nm至100nm之间或20nm至60nm之间。
在透明基材上形成贵金属膜的方法是已知的，可以采用本领域的常规方法，例如可以通过真空蒸镀法将贵金属膜镀在透明基材上。
本申请中，所述多晶二硫化钨二维材料层的厚度通常约为0.5nm至10 nm之间，优选约为0.8nm至8nm之间，例如0.8nm至4nm之间或4nm 至8nm之间。所述多晶二硫化钨二维材料的晶畴尺寸优选为10-1000纳米，在这个范围内的晶畴尺寸可以使得晶界处的硫原子密度适中，从而可以实现材料加工成本和检测器灵敏度之间的最佳平衡。
本申请的表面等离激元共振传感芯片结构中并不排除其他材料层的存在。例如，在一些可选的实施方式中，在透明基材和贵金属膜之间或在贵金属膜和二硫化钨二维材料之间，可以额外设置过渡薄膜用于增强所结合力。所述过渡薄膜的材料例如可以为铬、钛、镍或钽等，其厚度例如可以介于 1至10nm之间。
图1给出了根据本申请一个实施方式的SPR传感芯片示意图。SPR传感芯片3由透明基材301、金膜302和多晶二硫化钨二维材料层303构成。
本申请的SPR传感芯片可以是一次性使用的，也可以是反复多次使用的。
在贵金属膜上形成多晶二硫化钨二维材料可以通过多种方法来实现，但是优选地通过先CVD制备多晶二硫化钨再转移至贵金属膜的方式进行。因此，本申请的第二方面提供了一种制备本申请的表面等离激元共振传感芯片的方法，所述方法包括：
(1)通过化学气相沉积的方式制备得到1到10层多晶WS2二维材料；
(2)将步骤(1)中制备的多晶WS2二维材料转移到设置于透明基材上的贵金属膜的表面，形成所述表面等离激元共振传感芯片。
其中步骤(1)中通过CVD制备多晶WS2二维材料的具体工艺可以由本领域技术人员适当选择和调整；其中优选使用双温区管式炉或多温区管式炉，所用的钨源可以例如是WO3粉末、金属W粉末或W箔等，所用的硫源可以例如是H2S气体。例如，步骤(1)的一个示例性工艺如下：以钨源(例如WO3粉末或W箔)，硫源(例如H2S气体)为原料，在双温区管式炉里面以Si或SiO2为基底，通过化学气相沉积的方式制备得到1到10 层多晶WS2二维材料，其晶畴尺寸为10-1000纳米(参见图2)。所述多晶WS2二维材料的制备参数例如可以为：上温区的温度为850-950℃，下温区的温度为750-850℃，硫化氢气体的气流量为20-50sccm，样品的生长时间为25-55min。
步骤(2)的转移步骤例如可以通过如下示例性工艺步骤进行：(a)在多晶WS2表面涂胶(例如甲基丙烯酸甲酯：PMMA)；(b)低速600rpm 转10s，高速4500rpm转45s；(c)150℃背烘5min；(d)放入水中浸泡 20分钟，PMMA连带样品漂浮在水表面；(e)用带有贵金属膜的基材将 PMMA和样品捞起；(f)150℃背烘5分钟；(g)用丙酮除去PMMA，即得到本申请的带有多晶二硫化钨二维材料的SPR芯片。
通过以上所述方法，可以获得本申请的第一方面所述表面等离激元共振传感芯片。
【等离激元共振传感器及其制备方法】
本申请的第三方面提供了一种表面等离激元共振传感器，其包括本申请第一方面所述表面等离激元共振传感芯片。
在本领域中，“表面等离激元共振传感器”有时也被称作“表面等离子体共振传感器”、“SPR传感器”、或“表面等离激元共振检测器”，这些术语应该被认为具有相同含义。表面等离激元共振传感器的原理和构造是本领域已知的。
本申请的表面等离激元共振传感器通常包括光源、光电检测器、SPR芯片和适当的光路系统用于引导光线从光源照射到SPR芯片然后反射或折射到光电检测器，其中所述SPR芯片是本申请第一方面所述表面等离激元共振传感芯片，优选地是通过本申请的第二方面所述方法制造的SPR芯片。
图3给出了根据本申请一个实施方式的SPR传感器示意图，其包括光源1，光电检测器4，光源发出的光经特定光路在样品池2底部的SPR芯片 3处发生全反射，然后被光电检测器4接收。在特定入射角或特定波长下，SPR芯片3表面的等离子体波满足位相匹配条件时，就会导致反射光能量的大幅衰减。光电检测器4通过实时监测反射光的变化就能够获取SPR芯片3表面附近被测物质的相关信息。
本领域技术人员可以理解，本申请的SPR传感芯片可以被配置成不同结构或类型，从而适配于不同类型的SPR传感器。例如中国专利申请 CN103376244A公开了各种不同类型的SPR传感器，其中可以应用第一方面所述表面等离激元共振传感芯片，下面举例说明。
图4给出了根据本申请一个实施方式的SPR传感器示意图。图4中 SPR传感器是基于棱镜耦合模式的SPR传感器。如图所示，直角棱镜耦合器5的底部作为SPR传感芯片3的透明基材，SPR芯片3夹在棱镜耦合器 5与样品槽6之间，样品槽2包括进样口21与出样口22，被测溶液样品由 21泵入样品槽2然后从出样口22离开。光源1置于棱镜耦合器5一侧，光源1发出的光照射在棱镜耦合器5的一个镜面上折射进入棱镜耦合器5，并在SPR芯片处发生全反射；在特定入射角或特定波长下，全反射产生的消逝场能够在SPR芯片3与被测物质的界面上激励表面等离子体波，导致反射光能量的大幅衰减。光电检测器4置于与光源1相对的棱镜耦合器5的另一侧，检测从棱镜耦合器5射出的反射光，光电检测器4通过实时监测反射光的变化就能够获取样品槽2中被测物质的相关信息。直角棱镜耦合器也可以是其他形状的棱镜耦合器，例如半圆柱形或半球形的棱镜耦合器。
图5给出了根据本申请另一个实施方式的SPR传感器示意图。图5中 SPR传感器是基于光栅耦合模式的SPR传感器，如图所示，在该SPR传感器中，光源1和光电检测器4置于光栅5的同一侧，光源1发出的平行光垂直穿过线性起偏器6后照射到SPR芯片3覆盖的光栅5表面产生多束衍射光，在特定入射角下，当某一级衍射光束与SPR芯片3表面的等离子体波满足位相匹配条件时，就会共振激发表面等离子体波，使得该衍射光束大幅衰减甚至消失。传感器通过利用光电检测器4监测该级衍射光的变化，就能够获取SPR芯片3表面附近被测物质的相关信息。
图6给出了根据本申请另一个实施方式的SPR传感器示意图。图6中 SPR传感器是基于光纤消逝场耦合模式的SPR传感器，如图所示，在该SPR 传感器中，光纤5局部区间的包层被全部或部分去掉，使消逝场能够穿透出光纤表面，然后在该区间形成一定厚度的金膜和多晶二硫化钨膜，由此形成SPR传感芯片3。光源1和光电检测器4分别置于光纤5两端，光源1 发出的光耦合进入光纤5，从光纤5另一端射出的光被光电检测器4接收。在特定条件下，当光纤5的消逝场与金膜表面的等离子体波满足位相匹配条件时，就会共振激发表面等离子体波，使得光纤5的输出光发生变化。传感器通过实时监测该输出光的变化，就能够获取SPR芯片3表面附近被测物质的相关信息。
本领域技术人员理解，还可以配置SPR芯片以适配于其他类型的SPR 传感器。
本申请的第四方面提供一种表面等离激元共振传感器的制造方法，其包括将本申请第一方面所述表面等离激元共振传感芯片与所述表面等离激元共振传感器的其他部件组装在一起来制造所述表面等离激元共振传感器。其中，所述表面等离激元共振传感芯片优选地是通过本申请的第二方面所述方法制造的SPR芯片。
【重金属离子检测】
本申请的第五方面提供一种检测溶液中有害重金属离子的浓度的方法，所述方法包括：将待测溶液加入到装有本申请的第一方面的表面等离激元共振传感芯片的样品池中，并利用表面等离激元共振传感器测试表面等离激元共振光谱曲线，根据共振峰位的变化来确定有害重金属离子的浓度。其中，所述表面等离激元共振传感芯片优选地是通过本申请的第二方面所述方法制造的SPR芯片。
根据SPR传感器的原理可知，本申请的第一方面的表面等离激元共振传感芯片可以有效地检测多种有害金属离子，例如所述有害重金属离子可以选自汞、镉、铅、铬等，但最优选地是汞，因为本申请的第一方面的表面等离激元共振传感芯片特别适合于对汞离子进行高灵敏检测，具有超低的检测极限。当溶液中存在汞离子时，会与多晶WS2材料晶界处的硫原子结合，SPR光谱曲线向右移动，通过分析SPR光谱共振曲线共振角度的变化量，实现超低检测极限的定量检测溶液中的汞离子浓度。
当用于汞离子检测时，本申请的表面等离激元共振传感器也可以被称作汞离子传感器。
为了测定汞离子的浓度，通常先把含有已知浓度的汞离子的标准溶液按照汞离子浓度由低到高的顺序依次通入样品池0.01-10小时；利用表面等离激元共振传感器分别测试表面等离激元共振光谱曲线，确定曲线共振峰位的变化。然后，测量待测样品的表面等离激元共振光谱，由此可以确定样品中汞离子的浓度。
本发明的有益效果是：本发明通过在SPR传感器芯片表面转移多晶 WS2二维材料，能够灵敏的检测汞离子，通过分析SPR光谱曲线的共振峰的变化，定量检测汞离子的浓度，最低检测极限为10-18M，具有非常高的传感特异性。结果表明，此方法确实可以解决目前降低汞离子检测极限困难的问题。所述传感器具有超低的检测极限，能够检测到浓度为10-18M汞离子浓度变化。
需注意的是，本文公开了某些物理量或参数的范围，但是本领域技术人员可以理解：对于某个具体的物理量或参数，由本文公开的任意上限、任意下限以及实施例中公开的任意具体数值分别作为上限、下限进行组合所得的范围都视为被本文所公开。
实施例
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本发明的实施方式。但是，应当理解的是，本发明的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限制本发明，且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。
实施例1：多晶WS2二维材料的制备
以WO3粉末、H2S气体为原料，如图2所示通过化学气相沉积的方式，在双温区管式炉(天津凯恒电热技术有限公司)里面以硅片为基底，上温区的温度控制为900左右℃，下温区的温度控制为800℃左右，硫化氢气体的气流量设定为40sccm，样品的生长时间为30min，由此可以制备得到多晶 WS2二维材料，其原子力显微镜和透射电子显微镜测试图如图7所示。根据图7可知，所得WS2为多晶材料，其晶畴尺寸约为40nm，沉积的WS2为单层，膜厚约0.8nm。
实施例2：多晶WS2二维材料增敏的SPR芯片的制备
(a)在实施例1所得多晶WS2表面涂胶(甲基丙烯酸甲酯PMMA)；
(b)放置于匀胶机上，低速600rpm转10s，高速4500rpm转45s；
(c)在烘箱中150℃背烘5min；
(d)放入水中浸泡20分钟，PMMA连带样品漂浮在水表面；
(e)用带有贵金属膜(膜厚48nm)的基材将PMMA和样品捞起；
(f)在烘箱中150℃背烘5分钟；
(g)浸入丙酮中除去PMMA，即得到多晶二硫化钨二维材料增敏的 SPR芯片。
比较例1：单晶WS2二维材料增敏的SPR芯片的制备
以与实施例1类似的方式制备单晶WS2二维材料。具体地，以S粉末和WO3粉末为硫源和钨源，分别放在管式炉的低温区和高温区；低温区的温度控制为270℃左右，高温区的温度950℃左右；生长反应时间为30- 40min，用Si片为沉积的衬底。先通入100sccm的氩气将管里的空气排出后用32sccm的氩气作为载气到反应结束。自然冷却到室温。由此可以制备得到单晶WS2二维材料，其光学显微镜、荧光显微镜测试图、拉曼光谱图和荧光光谱图如图8所示。根据拉曼光谱图和荧光光谱图可以确认所得WS2为单晶，共沉积了1层单晶WS2，厚度约为0.8nm。
单晶WS2二维材料的转移步骤通过如下操作进行：(a)在多晶WS2表面涂胶(甲基丙烯酸甲酯PMMA)；(b)低速600rpm转10s，高速4500rpm 转45s；(c)150℃背烘5min；(d)放入水中浸泡20分钟，PMMA连带样品漂浮在水表面；(e)用带有贵金属膜(膜厚48nm)的基材将PMMA和样品捞起；(f)150℃背烘5分钟；(g)用丙酮除去PMMA，即得到带有单晶二硫化钨二维材料的SPR芯片。
实施例3：使用本申请的SPR芯片检测不同浓度的汞离子
配制浓度分别为10-18至10-11M的标准汞离子溶液。按照低浓度到高浓度的顺序，将上述溶液分别通入配备实施例2的SPR芯片的SPR传感器 (自主搭建的角度分辨的SPR成像系统)的仪器样品池，分别测试SPR光谱曲线，不同浓度对应的SPR光谱曲线参见图9，然后分析SPR光谱曲线共振角度向右移动的变化情况，使用Origin软件绘图得图10。
根据图9的数据可知，当汞离子的浓度从10-18M变成10-11M时，SPR 反射曲线右移，对应的SPR共振角向右移动。
另外，根据图10的数据可知，不同的汞离子浓度对应于不同的SPR共振角度右移，据此可以确定待测样品中的汞离子浓度，并且即便对于低至 10-18M的汞离子浓度，其角度位移同样显著，因此对于汞离子的检测限不高于10-18M。
对比例2：使用对比SPR传感器检测汞离子
重复实施例3，唯一的不同在于使用对比例1的SPR芯片(单晶WS2增敏)代替实施例2的SPR芯片(多晶WS2增敏)。
将实施例3和对比例2所测量的角度位移绘制于一张图中，得图11。根据图11可知：使用实施例2的SPR芯片检测汞离子时，SPR共振角度的右移变化量明显高于对比例1的SPR芯片，由此表明了本申请的特殊结构的多晶WS2对于SPR检测汞离子的增敏效果极其显著。
实施例4：本申请的SPR芯片对汞离子传感的特异性测试
类似于实施例3，分别使用实施例2的SPR芯片检测其他不同的金属离子(Mn2+,Cu2 +,Fe2+,Zn2+,Co2+,Cr2+,Mg2+)，得图12。从图12可知：在相同浓度的情况下，多晶WS2二维材料增敏的SPR传感器对汞离子信号响应变化量是其他金属离子信号响应的9倍以上，说明本申请中的多晶WS2二维材料SPR金属汞离子的传感器具有良好的特异性。
根据上述说明书的揭示和指导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实方式，对本发明的一些修改和变更也落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种表面等离激元共振传感芯片，包括：透明基材，设置于所述透明基材上的贵金属膜和设置于所述贵金属膜上的多晶二硫化钨二维材料。
2.根据权利要求1所述的表面等离激元共振传感芯片，其中所述多晶二硫化钨二维材料是利用化学气相沉积的方式制备的。
3.根据权利要求1或2所述的表面等离激元共振传感芯片，其中所述贵金属膜的厚度在5nm至150nm之间，所述多晶二硫化钨二维材料的厚度为0.5nm至10nm之间。
4.根据权利要求1或2所述的表面等离激元共振传感芯片，其中所述贵金属膜选自金膜、银膜、铂金膜、或它们的任意组合。
5.一种制备权利要求1所述的表面等离激元共振传感芯片的制造方法，包括：
(1)通过化学气相沉积的方式制备得到1到10层多晶WS2二维材料；
(2)将步骤(1)中制备的多晶WS2二维材料转移到设置于透明基材上的贵金属膜的表面，形成所述表面等离激元共振传感芯片。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中步骤(1)的多晶WS2二维材料是通过以下方法制备得到：以钨源、硫源为原料，在双温区管式炉里面以Si或SiO2为基底，通过化学气相沉积的方式制备得到1到10层多晶WS2二维材料，所得多晶WS2的晶畴尺寸为10-1000纳米。
7.一种表面等离激元共振传感器，包括根据权利要求1至4任一项所述表面等离激元共振传感芯片。
8.一种表面等离激元共振传感器的制造方法，包括将根据权利要求1至4任一项所述表面等离激元共振传感芯片与所述表面等离激元共振传感器的其他部件组装在一起。
9.一种检测溶液中有害重金属离子的浓度的方法，包括：将待测溶液加入到装有根据权利要求1至4任一项所述表面等离激元共振传感芯片的样品池中，并利用表面等离激元共振传感器测试表面等离激元共振光谱曲线，根据共振峰位的变化来确定有害重金属离子的浓度。
10.根据权利要求9所述检测溶液中有害重金属离子的浓度的方法，其中所述有害重金属离子是汞离子。
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