CN202661383U - 一种具有增强拉曼信号的纳米岛膜 - Google Patents

一种具有增强拉曼信号的纳米岛膜 Download PDF

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钱卫平
陶琴
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东南大学
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Abstract

本实用新型公开了一种具有增强拉曼信号的纳米岛膜,包括聚苯乙烯膜和相互层叠在一起的二氧化硅层,所述二氧化硅层由按阵列分布且呈紧密排列的二氧化硅粒子构成,同一二氧化硅层中的二氧化硅粒子位于同一平面内,最上方的一层二氧化硅层中的二氧化硅粒子突出于聚苯乙烯膜的表面,在二氧化硅粒子的突出于聚苯乙烯膜的表面包覆金属纳米材料层。该岛膜制备成本低廉,均一性良好,是一种良好的拉曼增强基底。

Description

ー种具有増强拉曼信号的纳米岛膜
技术领域
[0001] 本实用新型涉及ー种纳米岛膜,更具体地,具有增强拉曼信号的纳米岛膜。
背景技术
[0002] 表面增强拉曼光谱(SERS)作为ー种快速、灵敏的检测方法已被广泛应用于化学、物理、医学、生物、环境监测等领域。SERS研究最初采用的两种增强基底为传统的固相基底和金属胶体溶液。这两种基底由于其表面不够均一,因此在定量的SERS研究中使用较少,近年来由于纳米制造和表征手段的发展和广泛应用,利用纳米制造技术制备的等离子体共振纳米结构的SERS增强基底也得到了越来越多的关注。研究人员认为对于痕量分析,较好的基底增强效果是前提条件,而在定量分析中,基底的均一性和可重复性制备则最为重要。目前有许多方法被运用于纳米基底的制造中,包括化学自组装法、胶体晶体模板法、纳米球刻蚀法、LB模组装技术等,而纳米光刻技术、机械法等则可直接在基底上刻画出纳米结构。 其中,纳米球刻蚀法,纳米光刻技术、机械法等均需要特殊的仪器,成本较高,而化学自组装法制备的增强基底在均一性上不够,因此需要寻找ー种成本低廉、操作简单的方法进行拉曼增强基底的制备。
[0003] 纳米岛膜作为ー种拉曼增强基底已有较长的历史,传统的制备法为氧化还原电化学法、热气相沉积法等,制备的纳米岛膜其微观结构一般为50-500nm。这些方法一般需要特殊的仪器,因此成本较高,且制备所得的纳米岛膜通常均一性较差。
实用新型内容
[0004] 技术问题:本实用新型的目的是提供ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜,具有较好的均一性和拉曼增强活性,以及较低的制备成本。
[0005] 本实用新型采用如下技术方案:
[0006] ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜,包括聚苯こ烯膜和相互层叠在一起的ニ氧化硅层,所述ニ氧化硅层由按阵列分布且呈紧密排列的ニ氧化硅粒子构成,同一ニ氧化硅层中的ニ氧化硅粒子位于同一平面内,最上方的一层ニ氧化硅层中的ニ氧化硅粒子突出于聚苯こ烯膜的表面,在ニ氧化硅粒子的突出于聚苯こ烯膜的表面包覆金属纳米材料层。
[0007] 与现有技术相比,本实用新型具有如下优点:
[0008] 本实用新型将聚苯こ烯包埋ニ氧化硅,并在表层露出的ニ氧化硅表面生长金壳。该结构与其他纳米岛膜相比,有良好的增强拉曼活性和较好的均一性,且该结构在制备上,由于采用湿化学法,不需要特殊的仪器,因此其制备成本很低,适用于大規模的制备。另外聚苯こ烯干燥后是固态结构,因此便于携帯。
[0009] (I)本实用新型与传统的纳米岛膜相比,有更好的均一性,这种表面均一的纳米岛膜可以使测得的拉曼信号更为稳定,使实验结果更为可靠。
[0010] (2)本实用新型是ー种可便携式的拉曼增强基底,便于携带,可用于户外检测。此夕卜,该拉曼增强基底有较长的保存时间,如图4所示,该纳米岛膜在放置15天、30天后的拉曼光谱強度衰减不明显,增强效果基本未发生改变。
附图说明 [0011] 图I是ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜的结构示意图
[0012] 图2是ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜的制备过程示意图。
[0013] 图3是有金属层的纳米岛膜与无金属层的纳米岛膜的拉曼光谱图。
[0014] 图4是ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜其拉曼增强效果随时间的衰减图。
[0015] 图5是ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜均一性检测的拉光谱曼图。
具体实施方式
[0016] 參照图1,本实用新型所述的ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜,包括:包括聚苯乙烯102和相互层叠在一起的ニ氧化硅层101,所述ニ氧化硅层由按阵列分布且呈紧密排列的ニ氧化硅粒子构成,同一ニ氧化硅层中的ニ氧化硅粒子位于同一平面内,最上方的一层ニ氧化硅层中的ニ氧化硅粒子突出于聚苯こ烯膜的表面,在ニ氧化硅粒子的突出于聚苯こ烯膜102的表面包覆金属纳米材料层103。其中,ニ氧化硅粒子粒径为50-500nm,ニ氧化娃层101的层数为3-5层。
[0017] 本实用新型所述的纳米岛膜可以采用以下方法制备:
[0018] 步骤I)配置体积比为l:40(Tl:100的ニ氧化硅こ醇溶液,并将载玻片垂直插入,
3-5天后将载玻片取出,即可得到3-5层由按阵列分布且呈紧密排列的ニ氧化硅粒子构成
的ニ氧化硅层;
[0019] 所述的ニ氧化硅粒子粒径为50_500nm ;
[0020] 步骤2)在ニ氧化硅层的两侧分布设置硅胶挡板,再向载玻片表面的ニ氧化硅层灌注体积比为1:10的聚苯こ烯甲苯溶液,使其包覆ニ氧化硅层,干燥3-5天,形成聚苯こ烯膜片固体后,从载玻片表面自动脱落,从而使聚苯こ烯膜片固体表面的ニ氧化硅粒子突出于聚苯こ烯膜表面;
[0021] 步骤3)将步骤2处理后的膜片浸泡在50毫升こ醇溶液中,并加入30微升3_氨丙基三こ氧基硅烷,摇床150转/分震动过夜,使露在表面的ニ氧化硅表面修饰上氨基;
[0022] 步骤4)将步骤3处理后的膜片浸泡在金納米粒子溶液中,金納米粒子粒径为
4-10nm,搅拌6小时后取出、洗净;
[0023] 步骤5)将步骤4处理后的膜片浸泡在30毫升生长液中,并加入150微升、质量浓度为3%过氧化氢溶液,搅拌反应30-45分钟,即得到具有增强拉曼信号的纳米岛膜,所述的生长液制备如下,将25毫克碳酸钾溶于100毫升纯水中,搅拌10分钟,之后加入I. 5毫升质量浓度为1%的氯金酸溶液,并搅拌20分钟。上述制备的纳米岛膜可以进行生物分子的表面增强拉曼光谱检测。将需要检测的生物分子的溶液直接滴加到纳米岛膜的表面,等待数分钟后使用拉曼光谱仪即可检测该生物分子的表面增强拉曼光谱。
[0024] 纳米岛膜的表面增强拉曼光谱检测
[0025] 配置浓度为10_4mol/L和浓度为10_8mol/L的尼罗蓝A溶液,分别将未生长金壳和生长金壳的纳米岛膜浸泡在10_4mol/L和浓度为10_8mol/L的尼罗蓝A溶液中,2小时后取出,干燥,井分别检测其拉曼光谱。如图3所示,曲线I为浸泡过10_4mol/L的无金壳生长的纳米岛膜的拉曼光谱图,其拉曼光谱信号強度约为3500,曲线2为浸泡过10_8mol/L的尼罗蓝A溶液的生长金壳的纳米岛膜的拉曼光谱,其信号強度约为140000,可看出该生长了金壳的纳米岛膜具有较好的增强拉曼信号。
[0026] 纳米岛膜的保存期检测
[0027] 配置浓度为10_8 mol/L的尼罗蓝A溶液,将生长了金壳层的纳米岛膜浸泡于其中,2小时后取出,干燥,并检测其拉曼光谱。之后将纳米岛膜置于干燥空气中存放,分别于半月、一月后取出,重新浸泡在10_8mol/L的尼罗蓝A溶液中2小时,干燥后检测其拉曼光谱。通过比较三次检测的拉曼光谱在592cm—1处的峰强,来计算纳米岛膜在保存半月及一月后的增强效果的衰减程度。如图4所示,保存半月后的拉曼光谱强度基本未发生改变,保存一月后,拉曼强度衰减约为20%,说明该纳米岛膜作为ー种拉曼增强基底有较长的保存期。
[0028] 纳米岛膜的均一性检测
[0029] 配置浓度为10_8mol/L的尼罗蓝A溶液,将生长了金壳层的纳米岛膜浸泡于其中,2小时后取出,干燥,并检测其拉曼光谱。对同一片纳米岛膜,选择20个区域进行拉曼检測。如图5所示,图中光谱为同一纳米岛膜表面所测的尼罗兰A信号分子的拉曼光谱,这20条光谱重叠度高,重复性良好。另外,提取这20个光谱在592CHT1处的相对拉曼強度,并计算它们的标准偏差,计算结果为5. 96%,该标准偏差远小于传统方法制备所得的纳米岛膜的标准偏差。该纳米岛膜所测得的拉曼信号较为稳定、可重复性好,主要是由于该纳米岛膜在制备时以SiO2纳米粒子作为模板生长金层,最后所得的纳米岛膜的均一性良好,从而使实验结果更为可靠,可用于生物分子的定量检测。

Claims (2)

1. ー种具有增强拉曼信号的纳米岛膜,其特征在于,包括聚苯こ烯膜(102)和相互层叠在一起的ニ氧化硅层(101 ),所述ニ氧化硅层(101)由按阵列分布且呈紧密排列的ニ氧化硅粒子构成,同一ニ氧化硅层中的ニ氧化硅粒子位于同一平面内,最上方的一层ニ氧化硅层中的ニ氧化硅粒子突出于聚苯こ烯膜(102)的表面,在ニ氧化硅粒子的突出于聚苯こ烯膜(102)的表面包覆金纳米材料层(103)。
2.根据权利要求I所述的具有增强拉曼信号的纳米岛膜,其特征在于,ニ氧化硅粒子的粒径为50-500nm,ニ氧化硅层(101)的层数为3_5层。
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CN107064101A (zh) * 2017-03-15 2017-08-18 东南大学 一种检测链霉菌菌丝的增强拉曼基底及其制备和使用方法

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