[发明专利]一种NERS-SERS基底微流控光量子物质指纹靶标

说明书

本发明提供了一种NERS‑SERS基底微流控光量子物质指纹靶标。其结构包括微流道单元和温度梯度控制器；温度梯度控制器包括两个微型温度传感器、一个半导体制冷片和一个微型加热片；微流道单元包括金属纳米颗粒溶胶存储器、回收器及四级微流道。在第三级微流道内设有间隙增强拉曼散射与表面增强拉曼散射结合（NERS‑SERS）的基底，NERS‑SERS基底是由正弦型银光栅及金属纳米颗粒溶胶组成；半导体制冷片和微型加热片的设置能够保证在微流道单元两端产生温度梯度。本发明具有轻便、高集成度、高灵敏度、可连续检测、环保性好等优点，特别适合用于便携、可重复识别空气中存在的痕量弹药等爆炸物的类型、品种及其“拉曼指纹”。

技术领域

本发明涉及光量子表面增强拉曼散射（SERS）光谱检测、微流控物质检测及痕量爆炸物检测技术领域，具体地说是一种NERS-SERS基底微流控光量子物质指纹靶标。

背景技术

当前表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）微流控检测技术中，广泛使用的拉曼增强基底主要有两种：一种是单一金属纳米颗粒溶胶，包括金纳米颗粒溶胶和银纳米颗粒溶胶；另一种是纳米阵列结构，包括半球纳米阵列结构、柱状纳米阵列结构等。单一金属纳米颗粒溶胶的SERS增强因子一般能够达到10⁸，为提高探测灵敏度，SERS增强因子还有待提高。纳米阵列结构的拉曼增强基底具有无法实现连续检测的缺陷，原因是：检测分子容易吸附在纳米阵列结构上，检测一次之后需要对基底进行清洗，去除吸附的检测分子，以免对下次检测结果产生影响。

发明内容

本发明的目的就是提供一种NERS-SERS基底微流控光量子物质指纹靶标，以解决现有微流控SERS检测无法连续采样检测及探测灵敏度低的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种NERS-SERS基底微流控光量子物质指纹靶标，包括微流道单元和用于控制所述微流道单元两端温度梯度的温度梯度控制器；

所述微流道单元包括金属纳米颗粒溶胶存储器、第一级微流道、第二级微流道、第三级微流道、第四级微流道和金属纳米颗粒溶胶回收器；所述金属纳米颗粒溶胶存储器用于存储金属纳米颗粒溶胶，所述金属纳米颗粒溶胶回收器用于对金属纳米颗粒溶胶进行回收；所述第一级微流道、所述第二级微流道、所述第三级微流道和所述第四级微流道依序相接，所述金属纳米颗粒溶胶存储器内的金属纳米颗粒溶胶可依序经所述第一级微流道、所述第二级微流道、所述第三级微流道和所述第四级微流道后进入所述金属纳米颗粒溶胶回收器；所述金属纳米颗粒溶胶回收器的上表面呈开放式结构；

所述第二级微流道包括至少三条毛细微流道，每一条毛细微流道的上表面均为完全开放结构；所述第二级微流道用于使所述微流道单元内的金属纳米颗粒溶胶吸收浓缩空气中的待检测痕量物质；

所述第三级微流道是集成了SERS增强检测区的微流道；在所述第三级微流道的上表面设置有一个激光入射与探测信号采集小孔；在所述第三级微流道内的下表面集成有周期性的正弦型银光栅，所述正弦型银光栅与其上所流动着的金属纳米颗粒溶胶共同构成了NERS-SERS基底；

所述温度梯度控制器包括第一微型温度传感器、第二微型温度传感器、微型加热片和半导体制冷片；

所述第一微型温度传感器位于所述金属纳米颗粒溶胶回收器的下方，用于检测所述金属纳米颗粒溶胶回收器周围的温度；所述第二微型温度传感器位于所述金属纳米颗粒溶胶存储器的下方，用于检测所述金属纳米颗粒溶胶存储器周围的温度；

所述微型加热片位于所述第一微型温度传感器的下方，用于升高所述金属纳米颗粒溶胶回收器周围的温度；所述半导体制冷片位于所述第二微型温度传感器的下方，用于降低所述金属纳米颗粒溶胶存储器周围的温度。

所述正弦型银光栅是通过激光干涉光刻以及物理气相沉积工艺加工而成。所述正弦型银光栅的周期为400nm～1000nm，正弦型振幅为10nm～100nm，光栅银层厚度为50nm～200nm。