利用自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法技术

本发明专利技术公开了一种用自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法，该方法的步骤为：将贵金属纳米粒子通过界面辅助的组装方式在气液界面上形成纳米粒子单层膜；用提拉方式将纳米粒子单层膜转移至基片上得到单层基底；待单层基底干燥后，继续用提拉方式在基片上进行自组装，重复此步骤直至得到所需纳米粒子层数的基底；以得到的基底对待测样品进行浸泡吸附，一定时间后取出基底进行干燥，最后进行SERS定量检测。本发明专利技术的方法简单、快速、成本低、灵敏度高、结果准确可靠。

Quantitative analysis of SERS using self-assembled three dimensional nanostructures as substrate

The invention discloses a method for quantitative analysis of SERS using self-assembled three-dimensional nanostructures as substrates. The steps of the method are as follows: forming nano-particle monolayers on the gas-liquid interface by interface-assisted assembly of precious metal nanoparticles; transferring nano-particle monolayers onto the substrates by pull-up to obtain monolayers. After the monolayer substrate is dried, the self-assembly is carried out on the substrate by Czochralski method, repeating this step until the substrate with the required number of layers of nanoparticles is obtained; the sample is soaked and adsorbed on the obtained substrate, and the substrate is removed for drying after a certain period of time, and then the SERS quantitative detection is carried out. The method of the invention is simple, rapid, low cost, high sensitivity and accurate and reliable result.

【技术实现步骤摘要】
利用自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法
本专利技术属于纳米材料及检测
，特别涉及一种自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法。
技术介绍
表面增强拉曼光谱(Surfaced-enhancedRamanSpectroscopy)，简称SERS，在化学和材料科学领域已经发展成为一种最具发展潜力的分析工具。要达到增强的效果，SERS基底的制备方法和有效基底的制备成为研究的热点。金属纳米材料以其表面等离子体产生的电磁放大，为SERS提供了有效的基质，而贵金属纳米材料(主要是金、银、铜)因其好的光学性质，在SERS基底的领域中占据了重要位置。目前，SERS基底的制备方法有沉积法、模板法和Langmuir-Blodgett(LB)膜法。相对于前两种方法，LB膜法更加简便易行，且在自组装获得的SERS增强基底中，增强效果的均匀性最好。通过这些组装方法，可以将基底材料制备成一维、二维和三维的结构。与一维基底相比，二维和三维的固相基底克服了低稳定性、低均一性、容易团聚和热点分布不均的问题，因此在实际应用中更广泛。与此相比，三维基底能提供更大的吸附面积，高密度的热点(hotspot)，因此产生了很好的SERS增强效果。近年来，三维组装SERS基底得到了人们的广泛关注(Tan,R.Z.,etal.,3DarraysofSERSsubstrateforultrasensitivemoleculardetection.SensorsandActuatorsA:Physical,2007.139(1-2):p.36-41；Qian,Y.,etal.,FlexiblemembranesofAg-nanosheet-graftedpolyamide-nanofibersaseffective3DSERSsubstrates.Nanoscale,2014.6(9):p.4781-8.)。已经出现的三维基底有不同类型金属纳米粒子修饰的多孔半导体、金属纳米粒子的阳极氧化铝、金属修饰的纳米棒阵列粒子等(Chan,S.,etal.,Surface-EnhancedRamanScatteringofSmallMoleculesfromSilver-CoatedSiliconNanopores.AdvancedMaterials,2003.15(19):p.1595-1598；ToddL.Williamson,X.G.,AndrewZukoski,AdityaSood,DiegoJ.D1′az,andPaulW.Bohn,PorousGaNasatemplatetoproducesurface-enhancedRamanscattering-activesurfaces.J.Phy.CheB,2005.109:p.20186-20191；Sinha,G.etal.,RecyclableSERSsubstratesbasedonAu-coatedZnOnanorods.ACSApplMaterInterfaces,2011.3(7):p.2557-63.)，但这些三维基底仍然有一些缺点，如对于半导体的基底来说，光的传播有限，因此减少了它们SERS的增加；而合成纳米棒阵列时，多孔氧化铝膜易碎，并且操作过程中要用到极其危险的氢氟酸，而且氧化锌阵列在强酸和强碱中都不稳定。此外，SERS最早用于物质的定性分析，近年来，在定量分析的路上已经开始持续迈进，SERS光谱的定量分析技术，也开始广泛应用于环境分析、食品安全、生物医药分析等领域。综上，虽然目前制备基底的方法和定量分析取得了一些成就，但是用作基底的纳米材料不同位点的增强效应也不同，因此，SERS定量分析的首要挑战就是基底的均匀性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法。本专利技术的方法简单、快速、成本低、灵敏度高、结果准确可靠，可用于定量分析。为了达到上述的目的，本专利技术采取以下技术方案：一种利用自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法，包括如下步骤：(1)将贵金属纳米粒子通过界面辅助的组装方式在气液界面上形成纳米粒子单层膜；(2)用提拉方式将纳米粒子单层膜转移至基片上得到单层基底；(3)待单层基底干燥后，继续用提拉方式在基片上进行自组装，重复此步骤直至得到所需纳米粒子层数的基底；(4)以步骤(3)得到的基底对待测样品进行浸泡吸附，一定时间(一般2～3小时)后取出基底进行干燥，最后进行SERS定量检测。界面组装基底用的纳米粒子为各种形状、大小的贵金属纳米粒子，优选的，所述贵金属纳米粒子包括金或银的片状、棒状、球状、棒状、星状、立方状或长方体状纳米粒子。在上述方法中，所述步骤(1)制备纳米粒子单层膜的具体方法如下：将纳米粒子溶液滴加到含有液相的容器中，通过界面辅助的方式在气液界面上组装形成纳米粒子单层膜。优选的，所述容器为烧杯、玻璃小瓶、离心管盖或培养皿。优选的，所述液相为极性溶剂；更优选的，所述液相为水、乙二醇或二乙二醇。优选的，所述纳米粒子溶液为纳米粒子的非极性溶液，所述非极性溶液选自二氯甲烷、环己烷、辛烷中的一种或多种。优选的，所述纳米粒子溶液的体积与容器的直径成比例增加。更优选的，当容器直径为2cm时，纳米粒子溶液体积为200μl。在上述方法中，所述步骤(2)的基片优选为硅片或载玻片。在上述方法中，待测样品为生物分子、农药、违禁药品或食品添加剂。本专利技术通过一种简单快速的液面辅助的层层自组装的方式，最终将单层及多层排列的纳米粒子转移到干净的硅片和/或载玻片上，所得到的基底比较均匀，所以在吸附分子的时候能有效的达到均匀的吸附，使得基底上的每个点吸附分子数目基本相同，从而在表面增强拉曼检测中达到定量检测的要求。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术制备自组装三维纳米结构基底的方法，相对于模板法和沉积法制备的3D基底来说，操作更简便，均匀度较高。(2)本专利技术制备自组装三维纳米结构基底的方法，不仅适用于银纳米棒和金八面体，也适用于其他各种形状的贵金属纳米粒子，适用面广。(3)本专利技术所制备的自组装三维纳米结构基底，灵敏度更高。(4)本专利技术所制备的自组装三维纳米结构基底，在分子检测方面，不仅适用于某一种单一分子的定量检测，还能适用于其他与人类健康环境相关分子的定量检测。附图说明图1为本专利技术三维纳米结构基底的制备流程示意图；图2为本专利技术界面组装的液相为水时组装的6层银纳米棒基底表面SEM(A)和截面SEM(B)；图3为本专利技术界面组装的液相为乙二醇时组装的1层基底(A)、2层(B)、3层(C)、4层(D)、5层(E)、6层(F)、7层(G)、8层(H)、9层(I)、10层(J)、12层(K)、14层(L)、16层(M)、18层(N)、20层(O)的表面和截面SEM；图4为本专利技术界面组装的液相为二乙二醇时组装的1-10层金八面体的表面和截面SEM；图5为本专利技术组装的三维银纳米棒基底定量检测尿素分子的谱图(A)和线性关系图(B)；图6为本专利技术组装的三维金八面体基底定量检测苯丙氨酸分子的谱图(A)和线性关系图(B)。具体实施方式以下具体实施例是对本专利技术提供的方法与技术方案的进一步说明，但不应理解成对本专利技术的限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将贵金属纳米粒子通过界面辅助的组装方式在气液界面上形成纳米粒子单层膜；(2)用提拉方式将纳米粒子单层膜转移至基片上得到单层基底；(3)待单层基底干燥后，继续用提拉方式在基片上进行自组装，重复此步骤直至得到所需纳米粒子层数的基底；(4)以步骤(3)得到的基底对待测样品进行浸泡吸附，一定时间后取出基底进行干燥，最后进行SERS定量检测。

【技术特征摘要】
1.一种利用自组装三维纳米结构为基底进行SERS定量分析的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将贵金属纳米粒子通过界面辅助的组装方式在气液界面上形成纳米粒子单层膜；(2)用提拉方式将纳米粒子单层膜转移至基片上得到单层基底；(3)待单层基底干燥后，继续用提拉方式在基片上进行自组装，重复此步骤直至得到所需纳米粒子层数的基底；(4)以步骤(3)得到的基底对待测样品进行浸泡吸附，一定时间后取出基底进行干燥，最后进行SERS定量检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述贵金属包括金或银，所述纳米粒子的形状选自片状、棒状、球状、棒状、星状、立方状或长方体状。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)制备纳米粒子单层膜的具体方法如下：将纳米粒子溶液滴加到含有液相的容...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云，刘思颖，田向东，吴四容，
申请(专利权)人：厦门稀土材料研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35