表面增强拉曼散射微纳芯片及其制备方法、应用和拉曼光谱测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种表面增强拉曼散射微纳芯片及其制备方法、应用和拉曼光谱测试系统，涉及拉曼散射芯片技术领域，所述表面增强拉曼散射微纳芯片包括基底，所述基底上设置有纳米金属棒阵列，所述纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，所述纳米金属棒的两端均具有尖端结构，所述纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上负载有二硫化钼量子点，该微纳芯片通过纳米金属棒阵列、纳米金属棒的尖端结构及负载的二氧化钼量子点相互协同，能够有效增强基底上的待测物分子信号，显著提高了拉曼光谱检测精度，为痕量检测提供了手段，可适用于活性生物大分子、毒品、爆炸物、食品卫生和环境检测等众多领域。

Surface Enhanced Raman Scattering Microchip and Its Preparation, Application and Raman Spectrum Measurement System

【技术实现步骤摘要】
表面增强拉曼散射微纳芯片及其制备方法、应用和拉曼光谱测试系统
本专利技术涉及拉曼散射芯片
，尤其是涉及一种表面增强拉曼散射微纳芯片及其制备方法、应用和拉曼光谱测试系统。
技术介绍
拉曼光谱技术近年来成为研究分子结构和材料表面界面性质的常用光谱技术之一。拉曼光谱是一种研究分子振动能级的光谱技术，可广泛应用于分子识别领域，类似于指纹，拉曼光谱技术和红外光谱技术是仅有的几种能够给出分子结构代表信息的表征手段之一。然而，常规的拉曼技术所得到的光谱信号比较弱，灵敏度很低，荧光信号对光散射信号的影响非常大，大大降低了拉曼光谱技术的实用性。上世纪70年代发现了吡啶分子在粗糙银表面的拉曼信号要比溶液中的单个吡啶分子的拉曼信号大约强百万倍这一现象，开启了拉曼技术的新时代，这种不寻常的拉曼增强散射称为表面增强拉曼散射(SurfaceEnhancedRamanScattering)效应，简称SERS。SERS光谱由于具备极高的灵敏度，可在分子水平上研究物质的结构信息并实现对单分子的检测，成为一个极具前途的表面光谱技术。目前，以银、金、铜等金属为主的物质，具有较高SERS活性，且与金属材料的尺寸、结构以及支持基底表面形貌相关。因此，为了制备高SERS性能的基底，对于金属纳米颗粒的形貌、结构调控以及对支持基底材料的选择和表面修饰是很有必要的。要使基底上待测物分子的信号增强，一方面要提高金属材料对拉曼信号的增强，另一方面要使待测物分子最大程度地聚集在金属材料表面。从增强拉曼信号的角度看，设计并制备一种局域光场放大能力强的金属材料结构基底是一条必由之路，比如构造“热点”和针尖结构；从捕获待测物分子角度看，对待测物分子的捕获能力越强，拉曼信号增强效果越好。但是现有采用激光刻蚀等物理方法得到的周期性等离子结构不仅不易制作、代价高昂，而且难以大规模、大范围制作，而化学法制备的金属纳米颗粒在基底上自组装成特定的结构也困难重重。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供之一在于提供一种表面增强拉曼散射微纳芯片，该微纳芯片通过纳米金属棒阵列、纳米金属棒的尖端结构及负载的二氧化钼量子点相互协同，能够有效增强基底上的待测物分子信号，显著提高拉曼光谱检测精度。本专利技术的目的之二在于提供上述表面增强拉曼散射微纳芯片的制备方法，其制备工艺简单，成本低廉，适用于大规模和大范围制作。本专利技术的目的之三在于提供上述表面增强拉曼散射微纳芯片在痕量检测中的应用。本专利技术的目的之四在于提供一种拉曼光谱测试系统，以满足痕量检测高精度的要求。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种表面增强拉曼散射微纳芯片，包括基底，所述基底上设置有纳米金属棒阵列，所述纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，所述纳米金属棒的两端均具有尖端结构，所述纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上负载有二硫化钼量子点。进一步的，所述二硫化钼量子点为单层结构；优选地，所述二硫化钼量子点的厚度为0.7-1.2nm；优选地，所述二硫化钼量子点的尺寸为2-4nm。进一步的，所述纳米金属棒的长径比为2-8。进一步的，所述纳米金属棒的材质选自金、银、铝或铜中的至少一种，优选为金；和/或，所述基底为硅片或玻璃。进一步的，所述二硫化钼量子点的制备方法包括如下步骤：将二硫化钼、丹宁酸和离子液体混合，获得混合液，将混合液依次进行研磨处理、超声处理和加热处理，得到二硫化钼量子点；优选地，重复交替进行超声处理和加热处理。本专利技术的目的之二在于提供上述表面增强拉曼散射微纳芯片的制备方法，包括如下步骤：(a)提供固定有纳米金属棒阵列的基底，其中，纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，纳米金属棒的两端均具有尖端结构；(b)将固定有纳米金属棒的基底浸没于二硫化钼量子点分散液中，使二硫化钼量子点负载于纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上，得到表面增强拉曼散射微纳芯片。进一步的，二硫化钼量子点分散液为二硫化钼量子点的水分散液；优选地，二硫化钼量子点的水分散液中，二硫化钼量子点的浓度为0.4-0.6g/mL；优选地，通过搅拌使二硫化钼量子点负载于纳米金属棒远离基底的一端的尖端结构上，优选地，搅拌速度为400-1000rpm；优选地，搅拌时间为2-8h。进一步的，固定有纳米金属棒阵列的基底按照如下方法制备得到：将纳米金属棒分散液滴加到基底上，进行干燥，得到固定有纳米金属棒阵列的基底；优选地，所述干燥为蒸发干燥，进一步优选地，蒸发干燥的时间为12-36h；优选地，基底先依次进行清洗、亲水性处理以及硅烷化处理后，再在基底上滴加纳米金属棒分散液；优选地，清洗所用试剂为乙醇和丙酮的混合液，进一步优选地，清洗时间为10-30min；优选地，亲水性处理所用的试剂为食人鱼洗液，进一步优选地，亲水性处理的时间为0.5-2h；处理完后，表面对水接触角为15-30度。优选地，硅烷化处理所用试剂为(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷的无水乙醇溶液，进一步优选地，硅烷化处理的时间为2-4h，更进一步优选地，所述(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷的无水乙醇溶液中，(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷的含量为0.8-1.2wt％。本专利技术提供了上述表面增强拉曼散射微纳芯片在痕量检测中的应用。本专利技术还提供了一种拉曼光谱测试系统，包括本专利技术提供的表面增强拉曼散射微纳芯片。与现有技术相比，本专利技术提供的表面增强拉曼微纳芯片及制备方法和拉曼光谱测试系统具有如下有益效果：本专利技术提供的表面增强拉曼微纳芯片通过纳米金属棒阵列、纳米金属棒的尖端结构及负载的二氧化钼量子点相互协同，能够有效增强基底上的待测物分子信号，显著提高了拉曼光谱的检测精度，为痕量检测提供了手段，可适用于活性生物大分子、毒品、爆炸物、食品卫生和环境检测等众多领域。本专利技术提供的表面增强拉曼散射微纳芯片的制备方法工艺简单，成本低廉，适用于大规模和大范围制作。本专利技术提供的拉曼光谱测试系统采用本专利技术提供的表面增强拉曼散射微纳芯片进行待测物分子信号检测，显著提高了拉曼光谱的检测精度，为痕量检测提供了手段，可适用于活性生物大分子、毒品、爆炸物、食品卫生和环境检测等众多领域。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的表面增强拉曼散射微纳芯片的结构示意图；图2(a)为本专利技术实施例2提供的表面增强拉曼散射芯片的SEM侧视图；图2(b)为本专利技术实施例2提供的表面增强拉曼散射芯片的SEM俯视图；图3为实施例2提供的表面增强拉曼散射微纳芯片第一次测试得到的拉曼光谱图和第五次测试得到的拉曼光谱图的对照图。图标：1-基底；2-纳米金棒；3-二硫化钼量子点。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种表面增强拉曼散射微纳芯片，包括基底，所述基底上设置有纳米金属棒阵列，所述纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，所述纳米金属棒的两端均具有尖端结构，所述纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上负载有二硫化钼量子点。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面增强拉曼散射微纳芯片，其特征在于，包括基底，所述基底上设置有纳米金属棒阵列，所述纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，所述纳米金属棒的两端均具有尖端结构，所述纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上负载有二硫化钼量子点。

【技术特征摘要】
1.一种表面增强拉曼散射微纳芯片，其特征在于，包括基底，所述基底上设置有纳米金属棒阵列，所述纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，所述纳米金属棒的两端均具有尖端结构，所述纳米金属棒远离所述基底的一端的尖端结构上负载有二硫化钼量子点。2.根据权利要求1所述的表面增强拉曼散射微纳芯片，其特征在于，所述二硫化钼量子点为单层结构；优选地，所述二硫化钼量子点的厚度为0.7-1.2nm；优选地，所述二硫化钼量子点的尺寸为2-4nm。3.根据权利要求1或2所述的表面增强拉曼散射微纳芯片，其特征在于，所述纳米金属棒的长径比为2-8。4.根据权利要求1所述的表面增强拉曼散射微纳芯片，其特征在于，所述纳米金属棒的材质选自金、银、铝或铜中的至少一种，优选为金；和/或，所述基底为硅片或玻璃。5.根据权利要求1-4任一项所述的表面增强拉曼散射微纳芯片，其特征在于，所述二硫化钼量子点的制备方法包括如下步骤：将二硫化钼、丹宁酸和离子液体混合，获得混合液，将混合液依次进行研磨处理、超声处理和加热处理，得到二硫化钼量子点；优选地，重复交替进行超声处理和加热处理。6.根据权利要求1-5任一项所述的表面增强拉曼散射微纳芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)提供固定有纳米金属棒阵列的基底，其中，纳米金属棒阵列由多个垂直分布于基底上的纳米金属棒组成，纳米金属棒的两端均具有尖端结构；(b)将固定有纳米金属棒的基底浸没于二硫化钼量子点分散液中，使二硫化钼量子点负载于纳米金属棒远离所述基底的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇江，张欣，
申请(专利权)人：北威重庆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50