波长选择性表面增强拉曼散射纳米标签制造技术

一种波长选择性粒子，例如为了波长选择性而改性的SERS纳米标签。如本文中所使用，波长选择性粒子是不能在一种或多种波长下有效激发或解调的粒子，其中与所述粒子结合的报道分子通常会产生光谱。还公开了制造波长选择性粒子的方法和用波长选择性粒子标记材料或目标的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波长选择性表面增强拉曼散射纳米标签
技术介绍
已表明SERS纳米标签可用于标示目标进行识别和跟踪。SERS纳米标签是通过表面增强拉曼散射(SERS)起作用的纳米粒子光学探测标签。SERS是基于激光的光谱法，其对于分子或其它材料产生具有比典型荧光窄得多的特征的指纹式振动光谱。通常，与标签结合(associate)的SERS活性分子由特定激发波长的激光激发。许多SERS活性分子可在若干个替代波长下激发，每个替代波长导致发射特征(characteristic) SERS光谱。在一些记号使用中，已知SERS纳米标签在多个适当解调波长下解调的能力是一个优点。在其它实施中，例如隐蔽项目记号，在多个波长下激发SERS纳米标签的能力可能是缺点，因为这使隐蔽标签更容易被第三方探测到。然而，用传统SERS报道分子难以制造可在有限数量的另外适当波长下解调的SERS纳米标签。·本文中公开的实施方案是针对克服与已知表面增强光谱粒子关联的这些或其它问题。
技术实现思路
所选实施方案包括波长选择性粒子，例如如所描述的改性的(modified) SERS纳米标签。如本文中所使用，波长选择性粒子是不能在一种或多种波长下有效激发或解调(interrogated)的粒子,其中与所述粒子结合的报道分子(reporter molecule)通常会产生SERS光谱。例如，当使用1064nm的激发波长时，波长选择性SERS纳米标签可为SERS活性的，但在785nm下是钝性的(inactive),其中基于SERS纳米标签中存在的报道分子或金属纳米粒子的等离子性质(plasmonic property)而另外预期在785nm下的活性。波长选择性的SERS纳米标签的一个实施方案包括SERS增强核和与所述核结合的SERS活性报道分子。波长选择性SERS标签也包括围绕所述核/报道体(reporter)结合体(association)的包封剂。可由与所述包封剂结合的阻断材料(blocking material)赋予波长选择性，所述阻断材料完全或部分阻断特定波长的光能通向报道分子和等离子粒子。或者，阻断材料可完全或部分阻挡所选波长的光能辐射至报道分子或等离子粒子。阻断材料可为纳米棒，例如，与包封剂结合的金纳米棒。或者，阻断材料可为用于选择性地阻断相关波长的任何类型的分子。例如，阻断材料可为有机或无机染料或量子点粒子。或者，阻断材料可为金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物或其它类似材料。在阻断材料是纳米棒的实施方案中，纳米棒可与包封剂静电结合。例如，纳米棒可用带电聚合物涂布，且SERS纳米标签用带相反电荷的聚合物涂布。或者，纳米棒可被共价连接(attach)到包封剂。在阻断材料是一种分子，例如染料的实施方案中，通过将包封剂形成为多孔或介孔表面，可将增加量的阻断材料与所述包封剂结合。一个替代实施方案包括如上文所述的SERS纳米标签，其具有与所述包封剂结合的遮蔽(masking)材料。遮蔽材料将完全或部分遮蔽由报道分子在给定波长下发射的光能。在一个遮蔽实施方案中，与SERS纳米标签结合的报道体当被激发时仍将发射拉曼光谱，但所述发射被遮蔽或使其无法探测。例如，与SERS纳米标签结合的荧光分子可被选择在特定波长下发荧光，因此遮蔽在所述波长下的SERS光谱。替代实施方案包括制造如上文所述的波长选择性SERS纳米标签的方法。替代方法也包括使用波长选择性SERS纳米标签以标示或标记项目、物质、文件或物品，使得可以比基于与SERS纳米标签一起使用的报道分子的性质而预期的小的解调频率探测到标签。附图说明图I是实施例I的SERS纳米标签和Au纳米棒的混合物的SERS活性和吸光度的图形表示。图2是以与SERS纳米标签静电结合的Au纳米棒为特征的实施例2的粒子的多个TEM图像的组合。图3是实施例2的粒子在所选波长下的UV-可见光消光特性和归一化 (normalized) SERS响应的图形表示。图4是实施例3的粒子的多个SEM图像的组合。图5是实施例3的粒子的所选波长下的UV-可见光消光特性和SERS活性的图形表不。图6是实施例4的粒子的SERS活性的图形表示。图7是实施例4的粒子的SEM图像。图8是实施例5的粒子的SERS活性的图形表示。图9是实施例6的粒子在所选波长下的SERS活性的图形表示。图10是以如实施例7中所述的介孔二氧化硅包封剂为特征的SERS纳米标签的SEM图像。图11是在与实施例8中所述的荧光遮蔽剂混合之后在SERS纳米标签的所选波长下的拉曼光谱的图形表示。具体实施例方式本文中公开的实施方案涉及光谱活性粒子。具体而言，所公开的粒子和方法是表面增强光谱(SES)活性的。代表性的SES技术包括但不限于SERS、SERRS等。已观察到在各种其它光谱方法或系统中的表面增强。研究最广泛的是表面增强拉曼散射和表面增强荧光(SEF)。但是已观察到多种其它表面增强现象，包括表面增强超拉曼散射(SEHRS)、表面增强超拉曼谐振散射(SEHRRS)、表面增强瑞利(Rayleigh)散射、表面增强二次谐波产生(SHG)、表面增强红外吸收反射(SEIRA)和表面增强激光解吸离子化(SELDI)。这些是称为等离子体增强或等离子体增强光谱的更广泛领域的一部分，其除了上文提及的现象之外，还包括表面等离子体增强发射(例如SPASERS-辐射自发发射的表面等离子体放大)、等离子体增强衍射和等离子体增强光传输。等离子体增强也是一种提高太阳能电池效率的方法。如在整个本公开内容中所使用，SES包括上文所列出和任何相关或类似的光谱技术。本文中的许多实施例参考SERS而描述。然而须注意，本文中公开的方法、组合物和粒子可等同地应用于SERRS、SEHRS、SEF、SEHRRS、SHG、SEIRA、SPASERS或其它表面增强或等离子体增强SES技术。一般而言，标签剂(taggant)是为了识别或定量的目的而掺入到对象中、对象上或与对象结合的材料、物质、分子、离子、聚合物、纳米粒子、微粒或其它物质。更特别地，标签剂使用在活动和产品中，包括但不限于探测、分析和/或定量测量，其涉及品牌安全、品牌保护、商标保护、产品安全、产品识别、品牌转换、条形码、灰色市场整治、敌友分析、产品生命周期分析、伪造、防伪、真实性法医分析、认证、生物辨识、对象跟踪、监管链分析、产品篡改、防走私、走私探测、供应链跟踪、产品跟踪、收入损失恢复、产品系列化、系列化认证、新鲜度跟踪、按日期销售跟踪、按日期使用跟踪和远距探测/识别。标签剂可被添加到所有形式的物质，包括但不限于固体、液体、气体、凝胶、泡沫、半固体、玻璃、等离子体、液晶、非晶质和磁有序性固体、超导体、超流体、玻色-爱因斯坦冷凝物和超固体。探测标签剂的许多已知方法利用若干个光谱技术的一个，例如表面增强光谱(SES)技术，如SERS或SERRS。广义而言，适当的材料分为两类纳米/微观和宏观。例如，·已知某些大小和形状的Ag和Au纳米粒子和其聚集物支持SERS。同样，在文献中已描述了很多种宏观SERS基底，包括电极、蒸镀膜、朗缪尔-布罗基特(Langmuir-Blodgett)膜、二维平面阵列等等。已知利用SERS活性标签的现有技术标记方法通常包括具有已知SERS活性特性的报道分子或染料。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：MJ纳塔恩，RG弗里曼，WE多林，ME皮奥蒂，
申请(专利权)人：卡伯特安保材料股份有限公司，
类型：
国别省市：