[发明专利]一种等离激元增强单分子荧光体系探测局域声波振动的方法

说明书

本发明公开了一种等离激元增强单分子荧光体系探测局域声波振动的方法，包括以下步骤：S1、制备金纳米棒‑荧光分子混合液；S2、制备金纳米棒‑荧光分子薄膜；S3、组装声波振动检测纳米器件：附有金纳米棒‑荧光分子薄膜的石英晶体音叉；S4、设计模拟声波振动源；S5、激发收集分子荧光信号；S6、检测提取声波振动信号。本发明首次利用等离激元增强单分子荧光实现了在室温环境下对局域声波振动的探测，检测灵敏度可达10pm/Hzsupgt;1/2/supgt;，检测带宽可达40GHz，同时具备很高的时间与空间分辨能力，打破了背景技术的复杂性与局限性。

技术领域

本发明涉及声波探测技术领域，尤其是涉及一种等离激元增强单分子荧光体系探测局域声波振动的方法。

背景技术

机械波，尤其是声波由于可以在介质中高效地传播，因此在我们日常生活中扮演着十分重要角色，并且促进了许多先进技术的发展，例如：声纳、地震学与超声波医学成像。高灵敏与高空间分辨是声波振动信号检测的基础与核心。然而，目前报道的声学振动或位移检测技术，如微电机系统、纳电机系统、光镍技术、原子力显微镜纳米悬臂梁、纳米机械质谱、量子光机械器件与表面波共振腔等，尽管灵敏度可达飞米甚至阿米水平，但是这些技术的空间分辨率相对较低。除此之外，这些技术的检测带宽至多可达兆赫兹水平，且要么局限于超低温条件，要么实验装置复杂、要求极低的外界扰动，因此具有一定的局限性。因此，同时实现声波振动或者位移的高灵敏与高空间分检测是目前亟待解决的问题，有望应用于高分辨超声成像、材料缺陷的精准定位和声源的高灵敏追踪等领域。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种等离激元增强单分子荧光体系探测局域声波振动的方法，利用金纳米棒-荧光分子纳米体系作为室温环境下声波振动检测的探针，并利用石英晶体音叉作为声波振动源，将金纳米棒-荧光分子纳米体系耦合至石英晶体音叉，成功提取到声波振动的频率与振幅，得到了实验检测灵敏度10pm/Hz^1/2与检测带宽40GHz，成功实现了室温环境下局域声波振动的高灵敏与高空间分辨检测。

技术方案：本发明公开的等离激元增强单分子荧光体系探测局域声波振动的方法，包括以下步骤：

S1、制备金纳米棒-荧光分子混合液；

S2、制备金纳米棒-荧光分子薄膜；

S3、组装声波振动检测纳米器件：附有金纳米棒-荧光分子薄膜的石英晶体音叉；

S4、设计模拟声波振动源，利用信号发生器施加与音叉共振频率相同的频率，驱动音叉两电极产生周期性的振动，使得金纳米棒-荧光分子的距离发生改变，导致金纳米棒对荧光分子的荧光增强程度改变，从而引起分子的荧光强度发生改变；

S5、激发收集分子荧光信号，采用荧光检测装置激发荧光分子产生荧光，并收集这种因金纳米棒-荧光分子距离改变而引起的分子荧光强度变化；

S6、检测提取声波振动信号，根据S5中收集得到的荧光强度随时间变化数据，进行快速傅里叶变换，即提取到声波振动信号的频率与振幅。

进一步的，S1用PMMA/DMSO溶液分别稀释结晶紫/DMSO与金纳米棒/DMSO溶液，分别配制得到结晶紫溶液与金纳米棒溶液，然后将配制好的结晶紫溶液与金纳米棒溶液等体积比混合，得金纳米棒-荧光分子混合液。

进一步的，S2取金纳米棒-荧光分子混合液旋涂于盖玻片上，然后在加热板上退火，制备得到均匀的固相薄膜。

进一步的，S3取石英晶体音叉，将金纳米棒-荧光分子薄膜从盖玻片上剥离，粘附于石英晶体音叉的两个电极上，得到附有薄膜的石英晶体音叉。