基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，包括设置于待测表面的石墨烯复合结构和用于通过石墨烯复合结构的拉曼光谱检测应力与识别分子的拉曼检测装置；石墨烯复合结构由下往上依次包括柔性基底、石墨烯层和贵金属纳米粒子增强层；通过拉曼散射信号中石墨烯的典型特征峰的位置，利用向量分解的方法可得到应力大小，沿平面移动组织检测点，从而实现组织表面二维应力传感测量，同时，通过石墨烯的透射，形成对组织内部不同分子进行拉曼分子识别，而通过在石墨烯表面同时设置贵金属纳米粒子，实现表面增强拉曼基底，有效检测石墨烯散射信号和极少新生分子的检测，利于对组织修复状况综合检测，提高检测功能和效率。

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统
本专利技术涉及组织修复检测领域，具体涉及一种基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统。
技术介绍
石墨烯是一种新型的二维材料，它是单层六角元胞碳构成的二维晶体，具有高载流子迁移率、高弹性模量、可见光范围内高的透光率等优良特性。自2004年被发现以来，石墨烯的电学、力学、光学等特性的研究受到业内广泛的关注。近年来有用石墨烯作透明导电薄膜，气体(化学)传感器报道；目前，基于石墨烯材料的压力/应力传感器是研究热点之一。有文献报道一种光纤石墨烯压力传感器：它在单模光纤的末端熔接一段石英毛细管，形成一个开放的空腔，然后熔融毛细管、让空腔的开口变小，并把石墨烯薄膜覆盖在空腔的开口处，石墨烯等效于一个压力膜片。外界压力的变化引起石墨烯变形，进而引起空腔长度的变化，实现压力传感。但是这种传感器压力灵敏度不高，密封空腔内的气体会有轻微的泄漏。还有文献报道了一种双层石墨烯纳米带压力传感器，被测压力改变石墨烯间距，从而改变石墨烯的面内电流或遂穿电流，实现压力传感。另外，还有将多层氮化硼夹在多层石墨烯中间，形成隧穿石墨烯压力传感器；外部压力改变石墨烯/氮化硼异质结构的层与层间距，进而改变平面内电流或隧穿电流，实现对压力或者应力的测量。综上所述，目前的石墨烯压力/应力的传感器，大多都是基于石墨烯或者石墨烯复合结构的宏观的几何变形来实现测量，信号的读取方法有光学的(读取变形前后的光程差)和电学的(电流变化)，而这些传感器都只能实现单点的测量，而对于一些二维的面应力测量却无能为力，比如在检测组织修复状况时，需要检测组织面应力变化情况判断其修复状况，同时，在组织修复过程，还需对其内部新生组织细胞进行分子识别，综合反映组织修复状况；而现有技术不能直接对组织修复状况进行面应力检测，并且新生组织细胞的分子识别也较为困难。因此，为解决以上问题，需要一种基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，能够对组织表面的应力进行二维测量，间接检测组织修复状况，同时可对新生组织进行分子检测，提高检测功能和效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，能够对组织表面的应力进行二维测量，间接检测组织修复状况，同时可对新生组织进行分子检测，提高检测功能和效率。本专利技术的基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，包括设置于待测表面的石墨烯复合结构和用于通过石墨烯复合结构的拉曼光谱检测应力与识别分子的拉曼检测装置；所述石墨烯复合结构由下往上依次包括柔性基底、石墨烯层和贵金属纳米粒子增强层。进一步，述拉曼检测装置包括激励光源和拉曼光谱仪，所述激励光源用于提供激励光激发石墨烯和待测分子，所述拉曼光谱仪用于检测石墨烯和待测分子的拉曼光谱。进一步，还包括处理器，所述处理器的输入端与拉曼光谱仪的输出端连接并用于根据石墨烯的拉曼光谱和待测分子的拉曼光谱进行应力检测和分子识别。进一步，所述拉曼检测装置还包括光纤拉曼探针和用于驱动光纤拉曼探针沿一平面移动的扫描机构，所述激励光源与拉曼光谱仪均通过光纤拉曼探针发出激发光和采集拉曼散射光。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，通过拉曼散射信号中石墨烯的典型特征峰的位置，利用向量分解的方法可得到应力大小，沿平面移动组织检测点，从而实现组织表面二维应力传感测量，同时，通过石墨烯的透射，形成对组织内部不同分子进行拉曼分子识别，而通过在石墨烯表面同时设置贵金属纳米粒子，实现表面增强拉曼基底，有效检测石墨烯散射信号和极少新生分子的检测，利于对组织修复状况综合检测，提高检测功能和效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中激发拉曼散射光的原理图；图3为本专利技术中石墨烯的典型特征峰变化图。具体实施方式图1为本专利技术的结构示意图，图2为本专利技术中激发拉曼散射光的原理图，图3为本专利技术中石墨烯的典型特征峰变化图，如图所示，本实施例中的基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统；包括设置于待测表面的石墨烯复合结构和用于通过石墨烯复合结构的拉曼光谱检测应力与识别分子的拉曼检测装置；所述石墨烯复合结构由下往上依次包括柔性基底、石墨烯层4-3和贵金属纳米粒子增强层4-10；当然，所述基底为柔性透明基底，比如，硅、二氧化硅或者PMMA等材料制备而成，并通过粘接剂4-2贴附固定于修复组织4-1的表面，当组织在修复过程中，不同组织区域修复快慢不同，则不同区域组织对不同区域的石墨烯的应力不同，使得石墨烯的形变也不相同，所述拉曼检测装置包括激励光源和拉曼光谱仪4-8，所述激励光源用于提供激励光激发石墨烯和待测分子，所述拉曼光谱仪用于检测石墨烯和待测分子的拉曼光谱；激励光源4-7的激光2-2通过光纤拉曼探针照射到石墨烯复合结构，拉曼散射光2-2再通过光纤拉曼探针4-4进入拉曼光谱仪，通过拉曼散射信号中石墨烯的典型特征峰(形变前为典型特征峰3-1，形变后为典型特征峰3-2)的位置，利用向量分解的方法可得到应力大小，沿平面移动组织检测点，从而实现组织表面二维应力传感测量，同时，通过石墨烯的透射，形成对组织内部不同分子进行拉曼分子识别，而通过在石墨烯表面同时设置贵金属纳米粒子，实现表面增强拉曼基底，有效检测石墨烯散射信号和极少新生分子的检测，利于对组织修复状况综合检测，提高检测功能和效率，石墨烯、基底层及粘接层的厚度在nm量级，虽然会减弱拉曼信号增强，但是也能实现分子识别；利用典型特征峰向量分解法测应力大小属于现有技术，在此不再赘述。本实施例中，还包括处理器，所述处理器的输入端与拉曼光谱仪的输出端连接并用于根据石墨烯的拉曼光谱和待测分子的拉曼光谱进行应力检测和分子识别；所述处理器可为主机并内部存储有现有的拉曼光谱软件和分子数据库，通过拉曼光谱仪直接与处理器连接，提高检测效率。本实施例中，所述拉曼检测装置还包括光纤拉曼探针和用于驱动光纤拉曼探针沿一平面移动的扫描机构4-9，所述激励光源与拉曼光谱仪均通过光纤拉曼探针发出激发光和采集拉曼散射光；所述扫面机构为自动扫面机构并其控制输入端与处理器的输出端连接，通过处理器控制扫面机构实现光纤拉曼探针在组织修复面进行二维面扫描并生产面检测图像；所述扫面机构可采用现有技术中能够实现本专利技术目的的驱动机构，在此不再赘述。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，其特征在于：包括设置于待测表面的石墨烯复合结构和用于通过石墨烯复合结构的拉曼光谱检测应力与识别分子的拉曼检测装置；所述石墨烯复合结构由下往上依次包括柔性基底、石墨烯层和贵金属纳米粒子增强层。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，其特征在于：包括设置于待测表面的石墨烯复合结构和用于通过石墨烯复合结构的拉曼光谱检测应力与识别分子的拉曼检测装置；所述石墨烯复合结构由下往上依次包括柔性基底、石墨烯层和贵金属纳米粒子增强层。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯复合结构的应力检测及分子识别系统，其特征在于：所述拉曼检测装置包括激励光源和拉曼光谱仪，所述激励光源用于提供激励光激发石墨烯和待测分子，所述拉曼光谱仪用于检测石墨烯和待测分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，朱永，王宁，权佳敏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50