[发明专利]用于化学生物测定分析的等离子体比色设备

说明书

本发明提供了一种用于化学生物测定分析的等离子体比色设备，包括：布置在衬底上的纳米蘑菇状阵列周期结构，其中纳米蘑菇状阵列周期结构由周期性排列成阵列的纳米蘑菇状单元构成；每个纳米蘑菇状单元包括：聚合物纳米柱、聚合物纳米柱顶部的球形物、侧壁上的银纳米微粒以及衬底平面上的银层。

技术领域

本发明涉及化学生物测定分析领域，具体涉及一种用于化学生物测定分析的等离子体比色设备。

背景技术

随着医学诊断、环境监测、药物筛选和食品安全控制的需求不断增加，必须开发具有高选择性、灵敏度和低成本的传感器。在各种传感器中，基于等离子体的光学传感器正在成为生物分子相互作用免标记分析的可选方法。最近，随着纳米加工技术的发展，具有例如表面等离子体共振(SPR)和局域表面等离子体共振(LSPR)等独特离子体性质的贵金属纳米结构在不同应用中显示出其优势，例如化学和生物感测、亚波长成像和能量收集。

SPR或LSPR传感器的原理多数基于测量环境折射率(RI)变化导致的等离子体共振峰波长的移位。为了提高RI感测的灵敏度，单位RI变化导致的共振峰的绝对波长位移越大越好，共振峰的品质因数(高-宽比)越高越好。但这两种性质之间通常存在一种权衡。例如，两种常用方案-亚波长光栅结构和胶体金属纳米微粒。

人们已证明具有Kretschmann构型的亚波长光栅结构可产生超高灵敏度(～106nm/RIU)和高品质因数，但绝对波长位移只有几个纳米。如此小的波长位移需要复杂的检测光谱仪。另一方面，基于胶体金属纳米微粒的LSPR感测可产生更大的波长位移，对设备要求低，使得裸眼等离子体比色法成为可能。但是，由于品质因数较低以及粒径、形状及分布会极大地影响LSPR性能且难于准确控制而导致均匀性和重现性较差，胶体金属纳米微粒感测的准确度较低。用于RI感测的等离子体传感器非常适合免标记的定量分析，但不适合定性分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种简便快捷地进行化学和生物测定分析的高灵敏度的用于化学生物测定分析的等离子体比色设备。

根据本发明，提供了一种用于化学生物测定分析的等离子体比色设备，包括：布置在衬底上的纳米蘑菇状阵列周期结构，其中纳米蘑菇状阵列周期结构由周期性排列成阵列的纳米蘑菇状单元构成；每个纳米蘑菇状单元包括：聚合物纳米柱、聚合物纳米柱顶部的球形物、侧壁上的银纳米微粒以及衬底平面上的银层。

优选地，聚合物纳米柱为从顶部到底部逐渐变粗的结构。

优选地，聚合物纳米柱顶部的球形物是银球。

优选地，聚合物纳米柱顶部的球形物的平均半径大于侧壁上的银纳米微粒。

优选地，纳米蘑菇状单元从最外层沉积有氧化硅层。

优选地，在银所形成的层下沉积有钛层。

优选地，钛层的厚度为9nm。

优选地，银所形成的层的厚度为90nm。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的用于化学生物测定分析的等离子体比色设备的俯视示意图。

图2示意性地示出了扫描电镜照片显示的纳米蘑菇状阵列周期结构。

图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的纳米蘑菇状单元的截面示意图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式