提供了一种检测反应区的样品中的染料存在、不存在或含量的方法，该方法包括以下步骤：提供含有配体离子配合物的染料，所述配体具有最低未占电子能级，所述离子具有激发态电子能级，所述配体的最低未占电子能级的能级使得离子的激发态电子能级中的电子能够非辐射传递至配体的最低未占电子能级，所述配合物具有基态电子能级；使用特定波长的辐射照射染料，从而检测染料的存在、不存在或含量；检测来自照射染料的辐射；其中，设置所述配合物的电子能级和辐射的波长，使得处于基态的电子通过光子吸收提升至激发态，并且在能量上有利于电子从离子的激发态电子能级传递至配体的最低未占电子能级，并且有利于通过配体的基态电子能级和离子的激发态电子能级之间的可热获取的电子能级进行非辐射弛豫。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光谱学中使用的分子染料。该专利技术特别涉及一种使用例 如拉曼散射等光散射的分光镜技术中使用的染料。
技术介绍
已知有许多检测分析物分子的作用或存在的技术。这些技术的其中之一利用了拉曼散射(Raman scattering, RS)效应。当光线从分子散射时，大部 分的光子被弹性散射。绝大多数被散射的光子具有与入射光子相同的能量 (并且因此具有相同的频率和波长)。然而，该光线的小部分(约107个光子 中的一个)的散射频率与入射光子的频率不同。当被散射的光子损失能量给 分子时，该光子具有比入射光子更长的波长(被称为斯托克斯散射(Stokes scatter))。相反地，当被散射的光子获得能量后，该光子具有较短的波长(被 称为反斯托克斯光散射(anti-Stokes scatter))。通常地，斯托克斯光散射为 较强的效应。产生这种非弹性散射的过程被称为拉曼效应，是以在1928年第一位描 述这种非弹性散射的C.V.拉曼先生命名的。非弹性散射与分子的振动、旋转 或电子能的变化有关，并伴随通常作为热被散逸的能量从光子传递到分子。 入射光子和拉曼散射光子间的能量差等于散射分子的振动态或电子跃迁的 能量，使被散射光子与入射激光的量子化能量不同。被散射的光的强度与能 量或者波长差的曲线被称为拉曼光谱，并且该技术被知悉为拉曼光谱学 (RS)。表面增强拉曼光谱(SERS)是RS分析技术的一种变体。如果分子在位 置上接近于特定金属表面，由于分子和金属的表面电子(等离子激元(plasmons))之间的附加能量传递，拉曼信号的强度能够被极大地增加。为 了进行SERS,所述分析物分子被吸附在原子级的粗糙金属表面并检测到增 强的拉曼散射。还能够使用溶液中的银胶(silver colloids)进行SERS。数埃金属表面内的分子或离子中的拉曼散射能高于在溶液中的拉曼散 射的103-106倍。在可见波长附近，SERS在银上最强，但在金、铜和铝上易 于观察。目前的研究已表示许多其它的金属也可以引起有效的SERS增强。所述SERS效应本质上是在分子和金属表面附近的电磁场之传递间的共 振能。激发激光的电矢量在金属表面感应出偶极子，并且回复力造成该激发 态下的共振频率的振荡电磁场。所述共振的强度和频率主要由金属(等离子 激元(plasmons))表面的决定所谓等离子激元波长的自由电子，以及金属的 介电常数和环境所决定。吸附或者紧邻在表面上的分子处于特大的电磁场 内，该电磁场中曲面法线上的耦合的振动模式被最大地增强。这是表面等离 子体共振(SPR)效应，该效应使贯穿空间(through-space)的能量在所述 等离子激元和所述表面附近的分子之间传递。由于能量传递的效率依赖于激 光波长和金属的等离子体波长之间良好的配合，所述表面等离子体共振效应 的强度由包括入射光光的波长和金属表面的形态等诸多因素决定。为了更进一步地增加这种增强，可以使用发色团部分提供提升能量传递 的附加的分子共振，该技术被称为表面增强共振拉曼光谱(SERRS)。共振 拉曼峰的强度与分子的散射截面的平方成比例。相应地，所述散射截面与跃 迁偶极矩(transition dipole moment)的平方有关，并因而通常遵循吸收光谱。 若入射光子具有的能量接近于它们的吸收光谱中的吸收峰，当散射事件发生 时，该分子则更倾向于处于激发态，因此增加了所述反斯托克斯信号的相对 强度。表面和共振增强效应的结合意味着SERRS能提供巨大的信号增强， 典型地为传统拉曼光谱的109-1014倍。除了拉曼散射的共振增强外，目前还存在共振削弱描述，其中所述拉曼信号的强度通过共振能量转移(resonance energy transfer)机理而被降低。在 具体条件下，具有接近所需的能量的激发能态能够引起拉曼散射的下降。在 这种情况下，拉曼强度与总的截面的平方成比例，并且如果这些截面异号则 能发生相消干扰，使得能够观察到共振削弱。这提供了另一种拉曼基检测器 系统中使用的度量(metric):通过使用提升这种削弱效应的激光频率可以将 来自特定拉曼活性的发色团的信号选择性地从拉曼光谱中去除。表面增强拉曼光谱及其范围和表面增强共振拉曼光谱作为定量生物分 析工具得到普及。上述两种技术在很大程度上都依赖于在金属(等离子激元) 表面的移动的导电电子的等离子体和接近该表面的分子种类之间的相互作 用。这种相互作用导致特定的振动能量下的拉曼散射极大的增强，在拉曼散 射光下产生出强烈的光谱信号。迄今为止，围绕对这种增强的机理的理解还存在有争议。两种主要观点 对大于106的增强因素在化学增强机理和电磁增强机理之间的划分存在分 歧。现在被认为提升了 102的增强因素的化学增强机理，声称在金属和被吸 附分子之间产生了电荷迁移态。这种机理依赖于位点特异性和分析物。所述 分子必须被直接吸附在表面上以进行化学增强。所述电磁增强机理提升了高 于正常拉曼散射104倍的增强。为了理解电磁增强，必须考虑到表面纳米级 (nanoscale)粗糙特征的大小、形状及其材料。如果波长合适的光冲击金属 的粗糙特征，导电电子的等离子体将共同振荡。因为这种共同振荡被局限在 电子等离子体的表面上，己作为局域表面等离子体共振(LSPR)而被知晓。 所述LSPR使得共振波长被吸收和分散，在粗糙特征周围产生大的电磁场。 若分子被置于该电磁场内，可以测量到增强的拉曼信号。场的强度和局域密度由各种参数决定。散射光的波长决定了它的能量， 而金属的构成和形态决定了强度和效率，在该强度和效率下表面等离子激元 耦合至光子能量。例如金属的相对介电性质和分析物溶液等其它因素，也有力地促进了该效应。另外，在场和任何接近金属表面的分子之间的能量传递 的效率还由分子自身的共振能态决定，包括，例如在红外光谱区的^^定振动模式和在紫外线下的电子跃迁能。这是SERRS在传统的SERS上得以实现 的机理。我们已经意识到拉曼散射效应中的问题与瑞利散射(Rayldgh scattering)(其中散射的光子具有与入射光子相同的能量)相比，即使采用 表面增强拉曼散射(SERS)，拉曼散射也提供小量的拉曼散射辐射。我们更 进一步地意识到，由于拉曼信号因而弱于噪音，需要引入帮助区分拉曼信号 和噪音的方法。
技术实现思路
权利要求书中阐述了本专利技术，所述权利要求书在此引用作为参考。本专利技术的一种实施方式使用了 SERRS活性的标记基团(labelling group),所述标记组基于过渡金属离子和合适的配体基团之间形成配位配合 物以生产在拉曼光谱中使用的染料。选择所述金属离子和合适的配体基团，以使所述配体能发生从形成配合 物时配体的激发态到增强的非辐射衰减/驰豫，该配体在其自由态下通常是荧 光的，因此形成强的发色团，同时降低背景荧光中的拉曼信号的干^t闭，并 通过能量传递机理增强拉曼散射。通过所述配体和离子之间的静电吸引或通 过疏水引力可以形成配合物。发色团无疑为本领域技术人员所公知，并被使用于此以覆盖具有特定光 学特性的基团。术语"染料"涉及一种发色团，该发色团使一个或多个连接 基团连接以提供某种官能度。可以由例如加入亲金属表面基团(metal surface seeking group本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检测反应区样品中染料的存在、不存在或含量的方法，该方法包括： 提供含有配体离子配合物的染料，所述配体具有最低未占电子能级，所述离子具有激发电子能级，所述配体的最低未占电子能级的能级使得所述离子的激发电子能级中的电子能够非辐射传递至所述配体的最低未占电子能级，所述配合物具有基态电子能级； 使用特定波长的辐射照射所述染料，从而检测染料的存在、不存在或含量； 检测来自被照射染料的辐射； 其中，设置所述配合物的电子能级和辐射的波长，使得处于基态的电子通过光子吸收提升至激发态，并且在能量上有利于电子从所述离子的激发态电子能级传递至所述配体的最低未占电子能级，并有利于电子通过所述配位化合物的基态电子能级和所述离子的激发态电子能级之间的可热获取的电子能级进行非辐射弛豫至基态电子能级。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R吉尔伯特，
申请(专利权)人：E二V生物传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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