一种用于单分子检测的分子载体制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于单分子检测的分子载体，其包括一基板以及设置于所述基板表面的金属层；其中，所述基板包括一基底以及多个设置于该基底表面的图案化的凸起，所述图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，从而定义多个孔洞；所述金属层设置于所述图案化的凸起的表面。本实用新型专利技术的分子载体具有以下有益效果：金属层设置在图案化的凸起的表面，而图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，因此，在外界入射光电磁场的激发下，金属表面等离子体发生共振吸收，而交叉设置的凸条起到表面增强拉曼散射的作用，可提高SERS增强因子，增强拉曼散射。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于单分子检测的分子载体，其制备方法以及采用该载体检测单分子的方法。
技术介绍
单分子检测(SingleMoleculeDetection,SMD)技术有别于一般的常规检测技术，观测到的是单个分子的个体行为，单分子检测技术在环境安全、生物技术、传感器、食品安全等领域应用广泛。单分子检测达到分子探测的极限,是人们长期以来追求的目标。与传统的分析方法相比,单分子检测法研究体系处于非平衡状态下的个体行为,或平衡状态下的波动行为,因此特别适合研究化学及生化反应动力学、生物分子的相互作用、结构与功能信息、重大疾病早期诊断、病理研究以及高通量药物筛选等。目前，已知有许多方法用于单分子检测，而分子载体的结构对单分子检测技术发展以及及检测结果起着十分重要的影响作用。现有的多种单分子检测方法中，分子载体的结构将胶体银涂覆在玻璃表面，银颗粒通过胶体粘附于玻璃表面，然后将所述粘附有银颗粒的玻璃经过超声波洗涤，在玻璃表面形成分散的银颗粒，形成分子载体。然后将待测物分子设置于分子载体表面，通过拉曼检测系统向其分子载体上的待测物分子提供激光辐射。激光中的光子与待测物分子发生碰撞，从而改变光子的方向，产生拉曼散射。另外，光子与待测物分子发生能量交换，改变了光子的能量和频率，使该光子具有待测物分子的结构信息。通过传感器接收来自待测物分子的辐射信号，形成拉曼图谱，利用计算机对所述待测物分子进行分析。然而，现有技术中，由于所述玻璃的表面为一平整的平面结构，产生的拉曼散射信号不够强，从而使所述单分子检测的分辨率低，不适用于低浓度及微量样品的检测，从而应用范围受到限制。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种能提高单分子检测分辨率的分子载体。一种用于单分子检测的分子载体，其包括一基板以及设置于所述基板表面的金属层；其中，所述基板包括一基底以及多个设置于该基底表面的图案化的凸起，所述图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，从而定义多个孔洞；所述金属层设置于所述图案化的凸起的表面。如上述分子载体，进一步，所述多个凸条包括多个沿着第一方向延伸的第一凸条和沿着第二方向延伸的第二凸条，且所述第一方向和第二方向的夹角大于等于30度小于等于90度。如上述分子载体，进一步，所述凸条的宽度为20纳米～150纳米，高度为50纳米～1000纳米，且相邻的两个平行凸条之间的间距为10纳米～300纳米。如上述分子载体，进一步，所述凸条的宽度为20纳米～50纳米，高度为500纳米～1000纳米，且相邻的两个平行凸条之间的间距为10纳米～50纳米。如上述分子载体，进一步，所述金属层为连续的层状结构，且设置于所述多个凸条表面以及凸条之间的孔洞内。如上述分子载体，进一步，所述金属层为不连续的层状结构，且仅设置于所述凸条的侧壁和相邻凸条之间的基底表面。如上述分子载体，进一步，所述金属层的材料为金、银、铂、铜、铁以及铝中的一种或多种。如上述分子载体，进一步包括一碳纳米管复合结构设置于所述图案化的凸起的顶面和该金属层之间，且所述碳纳米管复合结构与所述图案化的凸起的图案相同。如上述分子载体，进一步，所述碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及一包覆于该碳纳米管结构表面的预制层，且该碳纳米管结构包括多个交叉设置的碳纳米管。如上述分子载体，进一步，所述碳纳米管结构包括两个层叠且交叉设置的碳纳米管膜，所述碳纳米管膜中的碳纳米管通过范德华力首尾相连且沿同一方向排列。如上述分子载体，进一步，所述预制层的材料为金属、金属氧化物、金属硫化物、非金属氧化物、非金属碳化物以及非金属氮化物等中一种或多种。相较于现有技术，本技术的分子载体具有以下有益效果：金属层设置在图案化的凸起的表面，而图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，因此，在外界入射光电磁场的激发下，金属表面等离子体发生共振吸收，而交叉设置的凸条起到表面增强拉曼散射的作用，可提高SERS(SurfaceenhancedRamanscattering)增强因子，增强拉曼散射。附图说明图1为本技术第一实施例提供的分子载体的结构示意图。图2为本技术第一实施例提供的分子载体沿Ⅱ-Ⅱ方向的剖视图。图3为本技术第一实施例提供的分子载体的基板表面的扫描电镜照片。图4为图3的扫描电镜照片的局部放大图。图5为本技术第一实施例提供的分子载体的制备方法流程图。图6图5的碳纳米管复合结构的沿线VI-VI的截面图。图7为本技术第一实施例采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。图8为本技术第一实施例采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图9为本技术第一实施例采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图10为本技术第一实施例提供的碳纳米管复合结构的扫描电镜照片。图11为本技术第一实施例提供的碳纳米管复合结构的包覆三氧化二铝层的单根碳纳米管的扫描电镜照片。图12为本技术第一实施例制备的分子载体的顶面扫描电镜照片。图13为本技术第一实施例制备的分子载体的截面扫描电镜照片。图14为本技术第一实施例提供的单分子检测方法的流程图。图15为本技术第一实施例提供的单分子检测方法检测若丹明分子的拉曼光谱检测结果。图16为本技术第二实施例提供的分子载体的结构示意图。图17为本技术第二实施例提供的分子载体的制备方法流程图。图18为本技术第三实施例提供的分子载体的结构示意图。主要元件符号说明分子载体10，基板12基底120表面121图案化的凸起122孔洞124金属层14测物分子16拉曼光谱18碳纳米管复合结构110碳纳米管结构112预制层114具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细说明。请参阅图1至图4，本技术第一实施例提供一种用于单分子检测的分子载体10，所述分子载体10包括一基板12以及设置于所述基板12表面的金属层14。所述基板12包括一基底120以及多个设置于该基底120上的图案化的凸起122。所述图案化的凸起122包括多个凸条交叉设置形成网状结构，从而定义多个孔洞124。所述多个凸条的交叉处为一体结构。所述基板12可以为绝缘基板或半导体基板。具体地，所述基板12的材料可以为硅、二氧化硅、氮化硅、石英、玻璃、氮化镓、砷化镓、蓝宝石、氧化铝或氧化镁等。所述基板12的形状不限，只需具有两个相对设置的表面即可。本实施例中，所述基板12的形状为一平板状。所述基板12的大小、厚度不限，可以根据实际单分子检测的需要选择。本实施例中，所述基板12为硅片。所述基底120和凸条可以为相同材料的一体结构，也可以为不同材料多层结构。所述凸条可以设置于所述基底120的一个表面或分别设置于所述基底120相对的两个表面。本技术定义一部分沿着第一方向延伸的凸条为第一凸条，另一部分沿着第二方向延伸的凸条为第二凸条。所述第一方向和第二方向的夹角大于0度小于等于90度，优选地，大于等于30度。所述多个第一凸条基本平行，且所述多个第二凸条基本平行。本技术的凸条基本平行的特征是由于其制备方法中采用的碳纳米管掩模中碳纳米管的延伸方向基本平行的特征决定的。每个凸条的长度不限，宽度为20纳米～150纳米，高度为50纳米～1000纳米，平行且相邻的凸条之间的间距为10纳米～300纳米。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于单分子检测的分子载体，其包括一基板以及设置于所述基板表面的金属层；其特征在于，所述基板包括一基底以及多个设置于该基底表面的图案化的凸起，所述图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，从而定义多个孔洞；所述金属层设置于所述图案化的凸起的表面。

【技术特征摘要】
1.一种用于单分子检测的分子载体，其包括一基板以及设置于所述基板表面的金属层；其特征在于，所述基板包括一基底以及多个设置于该基底表面的图案化的凸起，所述图案化的凸起包括多个凸条交叉设置形成网状结构，从而定义多个孔洞；所述金属层设置于所述图案化的凸起的表面。2.如权利要求1所述的分子载体，其特征在于，所述多个凸条包括多个沿着第一方向延伸的第一凸条和沿着第二方向延伸的第二凸条，且所述第一方向和第二方向的夹角大于等于30度小于等于90度。3.如权利要求2所述的分子载体，其特征在于，所述凸条的宽度为20纳米～150纳米，高度为50纳米～1000纳米，且相邻的两个平行凸条之间的间距为10纳米～300纳米。4.如权利要求3所述的分子载体，其特征在于，所述凸条的宽度为20纳米～50纳米，高度为500纳米～1000纳米，且相邻的两个平行凸条之间的间距为10纳米～50纳米。5.如权利要求1所述的分子载体，其特征在于，所述金属层为连续的层状结构，且设置于所述多个凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：金元浩，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11