一种SLSP-SERS双频谱联用检测方法技术

本发明专利技术属于光谱检测技术领域，具体涉及一种SLSP

【技术实现步骤摘要】
一种SLSP
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SERS双频谱联用检测方法


[0001]本专利技术属于光谱检测
，具体涉及一种SLSP
‑
SERS双频谱联用检测方法。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)是一种超灵敏光谱检测技术，可实现单分子级别的检测。其拉曼光谱信息还可以作为光学指纹对分子结构进行有效识别，在混合固液气态物质中微量目标物的检测有巨大优势。但是SERS光谱的超灵敏特性主要来源于局域表面等离激元的巨大电磁场增强。表面等离激元是材料(以金属为代表)中大量自由电子的集体振荡，其增强电磁场与金属表面的微纳尺度形貌密切相关，且沿表面法线方向随距离呈指数衰减，具有强烈的微表面形貌依赖性。该局域增强特性导致SERS信号强度受到检测分子在金属表面吸附位置的极大影响，带来重复性差、稳定性不足等问题，导致单一的SERS检测技术难以实现准确的定量检测。
[0003]近年来在生化传感领域报道了一种基于人工局域表面等离激元(SpoofLocalized Surface Plasmon,SLSP)的新兴检测技术。SLSP的原理是微波或太赫兹(GHz
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THz)电磁波在亚波长金属微结构中存在的表面束缚模式。该表面束缚模式的共振特性主要取决于微结构中的介电环境和几何结构参数，可用于微结构附近物质的介电常数传感。由于SLSP特性是对整个微结构附近介质的整体响应，该气体检测技术虽不存在SERS检测中微表面形貌依赖性带来的定量检测不足，但亦无法实现复杂气氛中微量分子结构和浓度分布的精准识别。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出基于银纳米线(Ag Nanowire,AgNW)网络微结构的SERS
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SLSP双频谱联用检测方法。该方法保留了SERS高灵敏和分子结构识别能力，还解决了单一的SERS检测技术难以实现准确的定量检测的问题。
[0005]本专利技术中的SLSP
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SERS双频谱联用检测方法，包括：
[0006]步骤1，获取银纳米线(AgNanowire,AgNW)网络膜；
[0007]步骤2，获取SLSP传感微结构参数；
[0008]步骤3，依照所述结构参数，获得由银纳米线网络膜构成的SLSP传感微结构；
[0009]步骤4，在银纳米线网络膜构成的SLSP传感微结构上滴加待检测物质，并进行SERS光谱检测以及SLSP增强反透射谱检测；
[0010]步骤5，结合SERS光谱检测和SLSP增强反透射谱检测所获得分别获得的频谱，对检测物质进行分析。
[0011]进一步的，所述银纳米线网络膜中的银纳米线通过化学合成方法制备。
[0012]进一步的，所述银纳米线网络膜通过在基底材料上实施喷涂的方法制得。
[0013]进一步的，所述基底材料为滤纸、玻璃或塑料中的一种。
[0014]进一步的，步骤2中，所述SLSP传感微结构参数使得由银纳米线网络膜构成的SLSP传感微结构具有高品质因子和多极态。
[0015]进一步的，所述结构参数通过以有限元方法对SLSP微结构的结构参数进行优化得到；
[0016]进一步的，步骤2中，所述SLSP传感微结构参数的优化是以同时增强SERS信号目标的协同优化。
[0017]进一步的，所述协同优化中还针对银纳米线网络膜的微纳结构参数进行优化，优化目标为高导电率和高透光比。
[0018]进一步的，所述微纳结构参数包括银纳米线的长径比和排布密度。
[0019]进一步的，步骤3中，采用激光雕刻或光刻方法在银纳米线网络膜上加工出SLSP传感微结构。
[0020]本专利技术的原理及有益效果在于：
[0021]SERS谱和SLSP增强透/反射谱这两种基于电磁波谱(可见光、太赫兹
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微波)的气体检测技术各有优劣可互为补充，两者联用具有巨大的应用潜力。而银纳米线(Ag Nanowire,AgNW)作为一种经典的表面等离激元微纳结构，具备可见光波段的电磁场增强能力，在SERS检测中广为应用。此外，大长径比和高电导率AgNW构成的网络薄膜还具有透光性良好、导电率均匀、柔韧性好等诸多优点。由于高导电性的AgNW网络薄膜在低电磁波频段可呈现接近于完美电导体的性质，使基于AgNW制备高透光SLSP微结构成为可能。进一步的实验证实由AgNW网络制备的微结构在微波频段呈现出SLSP特性，其共振增强的反射谱对附近介质呈现灵敏响应。因此，AgNW网络微结构既可以实现SERS谱的等离激元增强，又可以展现SLSP增强透/反射谱的灵敏响应，是SERS
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SLSP双频谱联用检测技术的理想载体。
[0022]本专利技术有效结合SERS光谱和SLSP传感两者优点并完善两种技术各自在检测中的不足，在复杂环境中微量物质的高灵敏和高准确检测领域有巨大的应用潜力。在固体、液体、气体的高灵敏高准确检测中展现极大的应用价值。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例中基于AgNW网络微结构实现双频谱联用检测的过程示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例中的AgNW网络膜的电镜图；
[0025]图3为本专利技术实施例中的示例性的SLSP微结构的平面结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例中示例性的具有多极态的SLSP反射谱的示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例中示例性的不同共振模式的共振峰在SLSP微结构所对应的电场分布图。
[0028]图6为本专利技术实施例中示例性的采用激光雕刻制备的AgNW网络微结构的整体外观照片及局部电镜图。
[0029]图7为本专利技术实施例中示例性的在AgNW网络微结构上进行PATP分子SERS检测的结果示意图。
具体实施方式
[0030]一下通过具体实施方式说明本专利技术中的技术方法，本实施例中的SLSP
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SERS联用检测的过程基本如图1所示，具体包括了一下结构：
[0031]第一步，AgNW网络膜的制备；
[0032]采用化学合成方法制备AgNW，在多种基底如滤纸、玻璃、塑料等，通过喷涂方法制备成如图2所示的AgNW网络膜；
[0033]第二步，微结构参数优化
[0034]采用有限元等方法对SLSP微结构的结构参数进行优化，以获得高品质因子和多极态的SLSP传感微结构参数；
[0035]例如，通过有限元法模拟对如图3所示的经典SLSP微结构的各结构参数进行优化，如图中所示，该结构为具有放射状对称特征的圆盘，圆盘整体的半径为r2，直径为D，该圆盘上，自圆盘圆心到半径为r1的范围为完整的圆形面，自半径为r1处起到圆盘的外轮廓间的部分被绕圆盘的圆心均布的多条缝隙均匀的分割为了多个扇面条状结构，其最宽处(圆盘的外轮廓处)的宽度为a,扇面条状结构的长度为l，显然有l＝r2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SLSP
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SERS双频谱联用检测方法，其特征在于，包括：步骤1，获取银纳米线网络膜；步骤2，获取SLSP传感微结构参数；步骤3，依照所述结构参数，获得由银纳米线网络膜构成的SLSP传感微结构；步骤4，在银纳米线网络膜构成的SLSP传感微结构上滴加待检测物质，并进行SERS光谱检测以及SLSP增强反透射谱检测；步骤5，结合SERS光谱检测和SLSP增强反透射谱检测所获得分别获得的频谱，对检测物质进行分析。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述银纳米线网络膜中的银纳米线通过化学合成方法制备。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述银纳米线网络膜通过在基底材料上实施喷涂的方法制得。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基底材料为滤纸、玻璃或塑料中的一种。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄映洲，王力，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：