[发明专利]表面增强拉曼光谱的方法、用途和装置

说明书

披露了一种利用表面增强拉曼光谱法(SERS)分析分析物(3)的方法，包括以下步骤：a)提供SERS活性金属的基本平坦的或者拓扑结构化的金属面(1)；b)在平坦的或拓扑结构化的金属面(1)上沉积该分析物(3)或开孔基材(5)；c)分别在所述分析物(3)或开孔基材(5)上沉积大量的SERS活性金属的纳米液滴(2)；d)通过扫描激光辐射并利用SERS来光谱分析夹在平坦的或拓扑结构化的金属面(1)与大量的纳米液滴(2)之间的所述分析物；其中，纳米液滴(2)的数均直径在5‑70纳米范围内，且在相邻的纳米液滴(2)之间的数均间距小于它们的数均直径，并且步骤c)通过物理气相沉积(PVD)或者通过溅射SERS‑活性金属进行，条件是若在步骤b)中开孔基材(5)被沉积在平坦的或拓扑结构化的金属面(1)上，则分析物(3)在步骤d)之前被引入该孔中。

技术领域

本发明涉及利用表面增强拉曼光谱法(SERS)分析分析物的方法、这种方法的用途以及用在这样的方法中的多层结构。

现有技术

我们物理空间的化学足迹的识别对我们的安全、安保和健康至关重要。作为化学分析技术，拉曼光谱法有许多优点。它是通用的，因为人们可以在文献中找到几乎任何分子、病毒或细菌的拉曼光谱。它是高选择性的，因为其信号(频谱)对分析物是高特异性的。此外，相比于其它光谱学技术如高效液相层析法(HPLC)、质谱法(MS)、核磁共振法(NMR)和基质辅助激光解吸/电离法(MALDI)，它简单且廉价许多。但是，低灵敏度限制了其广泛用作综合性化学分析工具。

表面增强拉曼光谱法(SERS)是用于应对拉曼光谱学灵敏度问题的有效方法。采用金属纳米结构，SERS能以多个量级增强拉曼信号。这样的显著增强近40年来将大量研究人员吸引到该领域。但该技术的广泛商业化尚未得以实现。最重要的挑战是要扩展能被SERS检测的分析物领域。现实中，SERS在分析物对金属表面强烈亲和的情况下已经是有效的。换言之，SERS能提高灵敏度，但显著的代价是通用性损失。

US9.036,144披露了一种利用贵金属粒子捕获空气传播分析物并随后在表面上沉积连同所捕获的分析物在内的贵金属粒子的方法。因此，为了空气中有机化学物的快速实时的SERS检测，胶体银和/或金纳米粒子溶液以纳米/微米尺寸液滴的形式在存在有感兴趣的分析物的空气中被喷洒。

EP-A-2433102披露了一种扫描拉曼分光计用于蛋白质免疫印迹或酶联免疫吸附试验方法的扫描拉曼光谱。测量灵敏度通过将在蛋白质印迹法和ELISA方法中使用的二级抗体与表面增强拉曼散射(SERS)标签相结合而被提高。所得到的印迹或阱板用形成样本像素图的拉曼系统来分析。确切说，拉曼系统产生有效线形发光图案并在垂直于该线的方向上扫描样本，同时信号在探测器上累积。每个像素因此是由发光长度和样本在探测器上的信号累积的持续时间内所走过的距离限定的矩形。该像素被依次获取以产生样本图。

JP2010181352披露了一种拉曼光谱仪，其能稳定增强拉曼散射强度并获得具有较小尺寸和较小量的材料的拉曼光谱。在拉曼光谱仪中，其上安放有分析物的样本基材被连续覆盖金属膜且被激光照射，由此，拉曼散射光被稳定增强，并获得了具有较小尺寸和较小量的材料的拉曼光谱。

WO2015009239披露了一种表面增强拉曼散射(SERS)活性装置，其包括至少一个附接至基材的SERS活性拓扑构图化纳米结构，其中在基材上布置的至少一个SERS活性纳米结构适于提供表面增强拉曼信号，信号强度依据以下条件可调：(i)至少一个SERS活性纳米结构的方位角，(ii)入射偏振光的偏振，或者(iii)入射偏振光的波长。也提供包含SERS活性装置的识别标签、用识别标签识别物体的方法、SERS活性装置的制造方法。