[发明专利]一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片，其特征在于：该芯片包括SERS衬底以及设于SERS衬底上的石墨烯（3）和设于石墨烯（3）上的ACE2生物探针（4），所述SERS衬底包括作为基底的Si/SiO₂晶片（1）及其上方的金属纳米结构（2）。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片，其特征在于：所述金属纳米结构（2）为金纳米碟阵列结构，所述金纳米碟阵列由多个垂直于基底的纳米柱周期整齐排列而成，其孔径大小相同，厚度为45～55 nm，直径为45～55nm。

3.根据权利要求2所述的一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片，其特征在于：所述石墨烯（3）为单层CVD石墨烯，其厚度为0.3～0.35nm，长为500μm，宽为500μm。

4.一种SERS病毒探测芯片的制备方法，其特征在于：它是权利要求3所述的一种用于检测新型冠状病毒的SERS病毒探测芯片的制备方法，其具体步骤为：

（1）在Si/SiO₂晶片上制备金属纳米结构，形成SERS衬底；

（2）将单层CVD石墨烯转移到SERS衬底上；

（3）将ACE2修饰于石墨烯之上形成新冠探测探针，完成SERS病毒探测芯片的制备。

5.根据权利要求4所述的一种SERS病毒探测芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）是采用掩膜版直接金属蒸镀制备法来将金属纳米结构沉积于晶圆上，从而将金属纳米结构固定在多次清洗干净的Si/SiO₂晶片基底上，其具体步骤为：

①选用具有相同直径大小和周期性排列孔状结构的Si₃N₄薄膜作为掩膜版，用胶带将其固定在Si/SiO₂晶片上；

②将Si/SiO₂晶片放置于金属热蒸发仪中，控制蒸发速率与时间，处理得到周期性纳米金属碟状结构，即在Si/SiO₂晶片上制备出了直径大小相同的金属纳米结构，形成SERS衬底。

6.根据权利要求4所述的一种SERS病毒探测芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）具体包括以下步骤：

①将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液旋涂于石墨烯表面；

②将生长于铜箔两面的石墨烯转移至硫酸铵（APS）溶液中，完全刻蚀铜箔；

③将石墨烯转移至金属纳米结构之上形成 PMMA、石墨烯、SERS衬底复合结构；

④最后通过利用丙酮溶液去除 PMMA，制备出石墨烯与SERS衬底结合后的复合结构。

7.根据权利要求6所述的一种SERS病毒探测芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的单层CVD石墨烯是利用甲烷作为碳源，氢气和氩气混合气体作为载气，使石墨烯在1000～1040 ℃下生长于铜箔两面之上；

所述步骤（2）是利用标准湿法将单层 CVD 石墨烯转移到金属纳米结构上，其具体包括以下步骤：

a．将制备了金属纳米结构的Si/SiO₂晶片基底交替浸入水超声浴和乙醇超声中，然后使用氮气干燥衬底；

b．将石墨烯切成方块并用胶带固定在玻璃上，然后在石墨烯顶部旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液（PMMA），置于干燥器中，保持PMMA薄膜干燥；

c．将石墨烯倒置（即PMMA薄膜面朝玻璃）并重新固定在另一块玻璃上，然后使用O₂等离子体进行处理，去除铜箔背面的石墨烯；

d．将石墨烯从玻璃上取下并切割，然后放在过硫酸铵溶液（APS）中，刻蚀铜箔；

e．将石墨烯转移到去离子水浴上清洗，然后用Si/SiO₂晶片将其捞出，石墨烯即贴紧于Si/SiO₂晶片上的金属纳米结构，再将其一起放入干燥器中进行真空干燥；

f．将干燥后的样品放入丙酮溶液中，去除石墨烯上的PMMA支撑膜；

g．最后，将样品放入干燥器中进行干燥，完成单层CVD石墨烯至SERS衬底上的转移。