[发明专利]表面增强拉曼散射微纳芯片及其制备方法、应用和拉曼光谱测试系统

说明书

本发明提供了一种表面增强拉曼散射微纳芯片及其制备方法、应用和拉曼光谱测试系统，涉及拉曼散射芯片技术领域，所述表面增强拉曼散射微纳芯片包括基底，所述基底上设置有纳米金属棒阵列，所述纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，所述纳米金属棒的两端均具有尖端结构，所述纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上负载有二硫化钼量子点，该微纳芯片通过纳米金属棒阵列、纳米金属棒的尖端结构及负载的二氧化钼量子点相互协同，能够有效增强基底上的待测物分子信号，显著提高了拉曼光谱检测精度，为痕量检测提供了手段，可适用于活性生物大分子、毒品、爆炸物、食品卫生和环境检测等众多领域。

技术领域

本发明涉及拉曼散射芯片技术领域，尤其是涉及一种表面增强拉曼散射微纳芯片及其制备方法、应用和拉曼光谱测试系统。

背景技术

拉曼光谱技术近年来成为研究分子结构和材料表面界面性质的常用光谱技术之一。拉曼光谱是一种研究分子振动能级的光谱技术，可广泛应用于分子识别领域，类似于指纹，拉曼光谱技术和红外光谱技术是仅有的几种能够给出分子结构代表信息的表征手段之一。然而，常规的拉曼技术所得到的光谱信号比较弱，灵敏度很低，荧光信号对光散射信号的影响非常大，大大降低了拉曼光谱技术的实用性。上世纪70年代发现了吡啶分子在粗糙银表面的拉曼信号要比溶液中的单个吡啶分子的拉曼信号大约强百万倍这一现象，开启了拉曼技术的新时代，这种不寻常的拉曼增强散射称为表面增强拉曼散射(SurfaceEnhanced Raman Scattering)效应，简称SERS。SERS光谱由于具备极高的灵敏度，可在分子水平上研究物质的结构信息并实现对单分子的检测，成为一个极具前途的表面光谱技术。

目前，以银、金、铜等金属为主的物质，具有较高SERS活性，且与金属材料的尺寸、结构以及支持基底表面形貌相关。因此，为了制备高SERS性能的基底，对于金属纳米颗粒的形貌、结构调控以及对支持基底材料的选择和表面修饰是很有必要的。要使基底上待测物分子的信号增强，一方面要提高金属材料对拉曼信号的增强，另一方面要使待测物分子最大程度地聚集在金属材料表面。从增强拉曼信号的角度看，设计并制备一种局域光场放大能力强的金属材料结构基底是一条必由之路，比如构造“热点”和针尖结构；从捕获待测物分子角度看，对待测物分子的捕获能力越强，拉曼信号增强效果越好。但是现有采用激光刻蚀等物理方法得到的周期性等离子结构不仅不易制作、代价高昂，而且难以大规模、大范围制作，而化学法制备的金属纳米颗粒在基底上自组装成特定的结构也困难重重。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供之一在于提供一种表面增强拉曼散射微纳芯片，该微纳芯片通过纳米金属棒阵列、纳米金属棒的尖端结构及负载的二氧化钼量子点相互协同，能够有效增强基底上的待测物分子信号，显著提高拉曼光谱检测精度。

本发明的目的之二在于提供上述表面增强拉曼散射微纳芯片的制备方法，其制备工艺简单，成本低廉，适用于大规模和大范围制作。

本发明的目的之三在于提供上述表面增强拉曼散射微纳芯片在痕量检测中的应用。

本发明的目的之四在于提供一种拉曼光谱测试系统，以满足痕量检测高精度的要求。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种表面增强拉曼散射微纳芯片，包括基底，所述基底上设置有纳米金属棒阵列，所述纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，所述纳米金属棒的两端均具有尖端结构，所述纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上负载有二硫化钼量子点。

进一步的，所述二硫化钼量子点为单层结构；

优选地，所述二硫化钼量子点的厚度为0.7-1.2nm；

优选地，所述二硫化钼量子点的尺寸为2-4nm。

进一步的，所述纳米金属棒的长径比为2-8。