一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法及器件技术

本发明专利技术公开了一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法及器件，包括以下步骤：S1：利用金属波导传感器测出纯水对应的导模共振峰；S2：选取其中某个导模的共振峰所对应的入射角作为同步角，给出纯水在入射光波长为785nm时的折射率1.392600，以此计算所述导模所对应的模式序数m值；S3：通过所述导模再测试纳米银溶液产生的同步耦合角的变化，从而得出银胶溶液的折射率。通过该方法，能够得到银胶溶液相对于纯水的折射率，从而能够准确计算传感器测出的银胶溶液折射率。的银胶溶液折射率。的银胶溶液折射率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法及器件


[0001]本专利技术涉及纳米银胶溶液折射率测量
，特别涉及一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法及器件。

技术介绍

[0002]银纳米颗粒(Silver Nanoparticle)在可见
‑
近红外光波段会产生奇异的光学现象，即局域表面等离子体共振(LSPR)，这一光学性质主要被用于SERS检测，其得到的拉曼光谱具有极高的信噪比。除了LSPR光学性质外，银纳米颗粒还具备杀菌抗感染的药学作用，并且其抗菌能力非常强大，远强于现在大量使用的抗生素药物，可在数分钟内杀死650多种细菌，广谱杀菌且无任何的耐药性。尤其针对目前出现的“超级细菌(Superbug)”严重威胁现代医学防护体系，纳米银这种天然抗菌剂拥有十分诱人的前景，吸引了许多科研人员的关注。尽管迄今为止研究人员对纳米银的抗菌机理还没有达成共识，但是比较认可的观点是纳米银颗粒与病原菌的细胞壁/膜结合后，能直接进入菌体、迅速与氧代谢酶的巯基 (
‑
SH)结合，使酶失活，阻断呼吸代谢使其窒息而死。因此，探索开发一种能够检测纳米银颗粒与生物大分子之间相互作用的生物传感器，对研究纳米银的药理作用具有重要的意义。
[0003]SPR分析技术在美、英、日等国掀起了新的研究热潮，每年都有两千多篇论文发表。SPR生物传感器作为一种强有力的动态检测手段，与传统检测手段比较，具有实时检测、无需标记、耗样量较少等突出优点，在生物工程、医学、食品工业等多个领域都有广阔的应用前景。但是，针对表面等离子共振(SPR)技术的研究发现，由于表面等离子波传输于金属与介质之间的界面上，而金属对可见和红外波段的光有吸收，衰减全反射曲线共振吸收峰的半宽度(FWHM)较大，严重地限制了SPR传感器的探测灵敏度。其次，传播于金属与样品表面的光场呈指数衰减形式(倏逝场)，探测深度仅为200nm左右，使该技术不仅需要复杂的固相偶联过程，而且无法探测微米尺度的病毒、细菌或细胞。另外，SPR的有效折射率必须大于样品的折射率，造成较大的共振群速度，降低了光与样品的相互作用时间和距离。
[0004]利用SPR传感器测量银胶溶液的折射率。实验结果，发现利用SPR技术无法测量金属纳米粒子溶液的有效折射率，因为溶液的有效折射率是一个体参数，而SPR有限的探测深度不能胜任，更加严重的是，金属纳米粒子会附着在SPR 的金膜表面，从而改变金属膜的厚度，给出完全错误的实验结果。
[0005]因此，提出一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法及器件以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法及器件，提出了一种振荡场的金属包覆波导生物传感器来测量溶液的折射率，并给出了一个SPR传感器无法做到，而通过金属包覆波导传感器可以实现的情况。对于银胶这类具有微小颗粒的溶液来说，SPR传感器中由于颗粒的吸附作用会改变金属膜的厚度，进而导致耦合条件发
生变化，使其无法用于检测样品的折射率等参数。而金属波导传感器中的超高阶导模以振荡场的形式存在于导波层中，使其具有极高的灵敏度，并且金属波导的特殊结构可以有效地规避颗粒的吸附作用，对银胶一类的溶液依然可以探测其折射率等参数。因此，金属波导生物传感器是一项研究纳米银生化性能的有力工具。
[0007]本专利技术提供了具体的技术方案如下：
[0008]一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法及器件，包括S1：利用金属波导传感器测出纯水对应的导模共振峰；
[0009]S2：选取其中某个导模的共振峰所对应的入射角作为同步角，给出纯水在入射光波长为785nm时的折射率1.392600，以此计算所述导模所对应的模式序数 m值；
[0010]S3：通过所述导模再测试纳米银溶液产生的同步耦合角的变化，从而得出银胶溶液的折射率。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，测试多种不同粒径的银胶溶液的折射率，保证纳米银溶液的密度是相同的，即同样体积的溶液中含有银纳米颗粒的质量是完全相同的。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述纳米银溶液的密度为100μg/mL。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述光学测量方法还包括纳米银胶溶液的反射光谱的检测方法，所述检测方法包括：
[0014]Q1：采用一束100mW波长为785nm的准直激光穿过2mm孔径的小孔和偏振器照射到所述金属波导传感器的波导表面，形成反射光；
[0015]Q2：所述反射光由一个固定在转台上的光电探头接收；
[0016]Q3：通过计算机控制所述转台进行角度的扫描；
[0017]Q4：所述计算机通过软件进行光谱处理，并在显示器上显示出反射谱，并记录共振峰的同步耦合角。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述金属包覆波导传感器样品放入方式为直接注入样品室。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述金属包覆波导传感器实验过程中不会与样品腔中的纳米银溶液直接接触。
[0020]一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量器件，包括所述金属波导传感器包括玻璃基座，所述玻璃基座上开设有圆形样品室，所述圆形样品室用于注入银胶溶液，所述玻璃基座的顶部设有第一玻璃板，所述第一玻璃板的顶部覆盖有薄银膜作为耦合层，所述玻璃基座的下方设有第二玻璃板，所述第二玻璃板的顶部覆盖有厚银膜，所述厚银膜用于阻止光从底部泄露，所述厚银膜的上部设有SiO2薄膜，所述SiO2薄膜用于保护银衬底不被破坏。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述圆形样品室的厚度为0.82mm，其直径约为 1cm。
[0022]本专利技术的有益效果如下：
[0023](1)本专利技术的新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法，能够得到的银胶溶液相对于纯水的折射率，从而能够准确计算传感器测出的银胶溶液折射率。
[0024](2)本专利技术的新型的纳米银胶溶液折射率光学测量器件，振荡场的金属包覆波导生物传感器来测量溶液的折射率，并给出了一个SPR传感器无法做到，而通过金属包覆波导传感器可以实现的情况；对于银胶这类具有微小颗粒的溶液来说，SPR传感器中由于颗粒的吸附作用会改变金属膜的厚度，进而导致耦合条件发生变化，使其无法用于检测样品的折
射率等参数；而金属波导传感器中的超高阶导模以振荡场的形式存在于导波层中，使其具有极高的灵敏度，并且金属波导的特殊结构可以有效地规避颗粒的吸附作用，对银胶一类的溶液依然可以探测其折射率等参数。
附图说明
[0025]为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施例及附图作以详细描述。
[0026]图1为基于SPR的折射率传感和金属包覆波导的折射率传感实验原理图；
[0027]图2为基于SPR波导传感器结构的截面示意图；
[0028]图3为金属包覆波导传感器结构的截面示意图；
[0029]图4为四种不同粒径的银纳米颗粒的消光光谱；
[0030]图5为反射谱的测试装置示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法，包括以下步骤：S1：利用金属波导传感器测出纯水对应的导模共振峰；S2：选取其中某个导模的共振峰所对应的入射角作为同步角，给出纯水在入射光波长为785nm时的折射率1.392600，以此计算所述导模所对应的模式序数m值；S3：通过所述导模再测试纳米银溶液产生的同步耦合角的变化，从而得出银胶溶液的折射率。2.如权利要求1所述的新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法，其特征在于：测试多种不同粒径的银胶溶液的折射率，保证纳米银溶液的密度是相同的，即同样体积的溶液中含有银纳米颗粒的质量是完全相同的。3.如权利要求2所述的新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法，其特征在于：所述纳米银溶液的密度为100μg/mL。4.如权利要求3所述的新型的纳米银胶溶液折射率光学测量方法，其特征在于：还包括纳米银胶溶液的反射光谱的检测方法，所述检测方法包括：Q1：采用一束100mW波长为785nm的准直激光穿过2mm孔径的小孔和偏振器照射到所述金属波导传感器的波导表面，形成反射光；Q2：所述反射光由一个固定在转台上的光电探头接收；Q3：通过计算机控制所述转台进行角度的扫描；Q4：所述计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆炎，邓小燕，王欣灿，刘雪玉，吴炜，秦小艳，孙春洋，
申请(专利权)人：江苏航运职业技术学院，
类型：发明
国别省市：