專利名稱：薄化表面等離子體共振金膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于表面等離子體共振金膜的制備方法。
背景技術(shù)：
表面等離子體共振(SPR)是入射光波與金屬薄膜界面自由電子耦合產(chǎn)生的一種表面電荷電磁波，它對于兩相固液界面性質(zhì)的變化非常敏感，對在兩相界面發(fā)生的生物分子反應(yīng)有很好的監(jiān)控能力。由于其本身所固有的優(yōu)勢，這項技術(shù)已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注并被廣泛的用于生物分子相互作用的研究。這種優(yōu)勢具體表現(xiàn)在(1)具有較高的靈敏性和較高的選擇性，通常檢測限可達(dá)到10-7-10-9mol/L。(2)無需任何標(biāo)記，生物分子相互作用分析技術(shù)可適用于研究任何形式的相互作用，甚至無需樣品純化；(3)實時分析可以記錄整個反應(yīng)的發(fā)生過程，可以提供反應(yīng)的動力學(xué)數(shù)據(jù)，這是其它技術(shù)無法比擬的。隨著表面等離子體共振技術(shù)和電化學(xué)、毛細(xì)管電泳、質(zhì)譜等技術(shù)的聯(lián)用，表面等離子體共振技術(shù)的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的拓展。
然而，這些技術(shù)的應(yīng)用都需要一個合適厚度的表面等離子體共振金膜(45-60nm)，金膜太厚可能導(dǎo)致表面等離子體共振峰信號減小以及靈敏度的降低而無法使用。當(dāng)前，大多的金膜都采用真空蒸鍍或者離子濺射的方法制備。在真空蒸鍍或者離子濺射的過程中，由于制備條件的不當(dāng)或者人為的誤差常會引起金膜的厚度太大，即使在完全相同的條件下，由于玻璃片在器血中分布位置的不同以及金屬和基底之間的弱吸附力的影響，都會造成金膜厚度的差異。在進(jìn)行表面等離子體共振實驗時，當(dāng)發(fā)現(xiàn)較厚的金膜時，一般都會直接扔掉，造成資源和財力的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的金基膜太厚無法用于表面等離子體共振分析的問題，本發(fā)明采用電化學(xué)的方法薄化這種較厚的表面等離子體共振金基膜，目的是提供一種薄化表面等離子體共振金基膜的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，在0-1.5V的循環(huán)電壓下，利用金在含有氯離子的溶液中的溶解行為將較厚的表面等離子體共振金膜進(jìn)行可控性的溶解。KCl溶液的濃度對于金膜的溶解非常重要，當(dāng)氯離子濃度太大時，可能直接導(dǎo)致金膜被電化學(xué)擊穿，而濃度太小時，電化學(xué)溶解的金太少金膜的厚度變化不明顯因而達(dá)不到優(yōu)化的目的。經(jīng)過實驗，我們給出電化學(xué)掃描過程中使用的KCl溶液的濃度一般為0.02-0.05M/L，對金基膜厚度的要求為最大不超過95nm，薄化后的金膜厚度可以控制在40-60nm的范圍內(nèi)。
薄化方法如下將真空蒸鍍的具有較大厚度的金基膜裝在表面等離子體共振實驗裝置上，首先在純水掃描出一個表面等離子體共振基線峰(圖1的1)，然后在表面等離子體共振反應(yīng)池中加入0.02-0.05M/L的KCl水溶液，以Ag/AgCl+作為參比電極，鉑絲作為對電極，在0-1.5v的電壓范圍內(nèi)，用0.02V/s掃描；在每次掃描后，用水清洗金基膜表面；然后在反應(yīng)池中加入0.1M H2SO4，在0-1.5V的電壓范圍內(nèi)掃描幾次以除去吸附的氯離子以及金的絡(luò)合物；然后在純水中進(jìn)行表面等離子體共振掃描并紀(jì)錄掃描曲線；將此過程循環(huán)執(zhí)行，直到得到好的表面等離子體共振峰形(圖1的7)。同時，根據(jù)金基膜厚度與表面等離子體共振曲線對應(yīng)關(guān)系，通過模擬計算可以得出金基膜厚度隨著掃描次數(shù)的變化規(guī)律，這種辦法可以薄化金基膜的厚度從95nm到40-60nm，成為符合表面等離子體共振要求的金膜。這種方法特別適用于電化學(xué)和表面等離子體共振聯(lián)用的裝置。


圖1為本發(fā)明實施例1經(jīng)過不同次數(shù)薄化的金基膜在純水中的表面等離子體共振曲線。其中1、2、3、4、5、6、7分別為金基膜厚度為94.6，86.4，78.8，72，66.8，60.8，56nm所對應(yīng)的曲線。
具體實施例方式
如下實施例1薄化～95nm的金基膜以制備優(yōu)質(zhì)的表面等離子體共振金膜(1)將真空蒸鍍制備的金基膜在Paraha(H2SO4/H2O2，3∶1)溶液中浸泡十分鐘，取出，大量水洗，氮氣吹干，然后將凈化后的金基膜裝在表面等離子體共振裝置上，在純水中進(jìn)行表面等離子體共振基線掃描，在得到基線后(圖1的1)，根據(jù)Fresnel方程計算出金基膜的起始厚度大約為95nm(計算中所使用的各層的折射率為棱鏡，1.61；水，1.3301。金膜電解質(zhì)常數(shù)的實數(shù)部分為-0.1672，虛數(shù)部分為3.4826。激光器發(fā)出的光波波長為670nm)。在掃描完基線后，加入1ml 0.04M/L的KCl溶液到反應(yīng)池作為電解液，以Ag/AgCl+作為參比電極，鉑絲作為對電極，在0-1.5v的電壓范圍內(nèi)，用0.04V/s的掃速掃描一次，然后用水清洗反應(yīng)池，加入0.1M/L的H2SO4溶液并以H2SO4溶液為電解液，在0-1.5V的電壓范圍內(nèi)以0.2V/s的掃速掃描三次以除去金基膜表面雜質(zhì)。，電化學(xué)掃描結(jié)束后，用水清洗反應(yīng)池，然后在水中記錄表面等離子體共振曲線。重復(fù)前述過程直到較好的表面等離子體共振峰形出現(xiàn)(圖1的7)，從而獲得所需的40-60nm金膜。根據(jù)所記錄的表面等離子體共振角度曲線與金基膜厚度對應(yīng)關(guān)系計算出每次電化學(xué)掃描后金基膜的厚度為94.6，86.4，78.8，72，66.8，60.8，56nm，分別對應(yīng)于圖1中的曲線1，2，3，4，5，6，7，對應(yīng)于曲線7的金基膜的厚度已經(jīng)符合表面等離子體共振金膜的要求。原子力顯微鏡和電化學(xué)法表征了薄化前后金基膜的性質(zhì)，兩者都表明，金基膜的性質(zhì)沒有發(fā)生明顯的變化。
實例2薄化～70nm的金基膜制備表面等離子體共振金膜金基膜在Paraha溶液中清洗后，金基膜被裝在表面等離子體共振裝置上。首先掃描出金基膜在純水中的表面等離子體共振峰，計算出金基膜的厚度為70nm，然后在反應(yīng)池中加入0.02M/L的KCl溶液，在0-1.5V的電壓范圍內(nèi)，以0.04V/s的掃速掃描一次，在掃描結(jié)束后，同樣在0.1M/L的H2SO4溶液中電化學(xué)掃描三次，然后在純水中紀(jì)錄表面等離子體共振峰。在這個實例中，由于所用的金基膜厚度較薄，進(jìn)行四次電化學(xué)處理，就可以從得到的表面等離子體共振峰形，通過模擬計算得出金基膜的厚度從開始的70nm減小到最終的57nm，成為合格的表面等離子體共振金膜。
為了進(jìn)一步證實所制備的表面等離子體共振金膜的品質(zhì)，我們使用這種薄化方法制備的表面等離子體共振金膜進(jìn)行了生物分子的吸附試驗。即先將較厚的表面等離子體共振金基膜電化學(xué)薄化，然后在反應(yīng)池中加入10mM/L的的巰基丙酸，組裝10h，水洗后在純水中紀(jì)錄表面等離子體共振峰，然后加入1mg/ml的細(xì)胞色素C，1小時后，水洗并在純水中記錄表面等離子體共振峰，對比加入細(xì)胞色素C前后的表面等離子體共振角，可以看出表面等離子體共振角發(fā)生0.2°的角度變化，該值與文獻(xiàn)報道的相當(dāng)接近(Chen et al.，Langmuir 2002，18，7009-7015)。結(jié)果證實了此方法可作為一種通用的方法來薄化具有較大厚度的金基膜而獲得合適厚度的表面等離子體共振金膜。
權(quán)利要求
1.一種薄化表面等離子體共振金膜的方法，其特征在于，將制備好的表面等離子體共振金基膜組裝到電化學(xué)表面等離子體共振分析儀上，在純水中記錄表面等離子體共振角度曲線，并計算出金基膜的厚度；選取0.02-0.05M/L的KCl溶液作為電解液，然后以Ag/AgCl+作為參比電極，鉑絲作為對電極，在0-1.5v的電壓范圍內(nèi)，以0.04V/s的掃速進(jìn)行電化學(xué)掃描；每次掃描后，水洗；然后，在0.1M/L的H2SO4，溶液中，在0-1.5V的電壓范圍內(nèi)，以0.2V/S掃速進(jìn)行電化學(xué)掃描用以除掉金基膜表面吸附的金的絡(luò)合物；之后在水中進(jìn)行表面等離子體共振掃描，紀(jì)錄掃描曲線；重復(fù)執(zhí)行前述的過程直到，獲得厚度為40-60nm表面等離子體共振金基膜。
全文摘要
本發(fā)明屬于表面等離子體共振金基膜制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法主要是將具有較大厚度的表面等離子體共振金基膜在含有合適氯離子濃度的溶液中，在一定電壓范圍內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)掃描。在每次掃描后記錄表面等離子體共振曲線，根據(jù)表面等離子體共振曲線與金基膜厚度間的對應(yīng)關(guān)系來確定金基膜厚度，結(jié)果證明，當(dāng)表面等離子體共振金基膜厚度不超過95nm時，這種方法能夠?qū)⒔鸹ず穸瓤煽氐谋』竭m合于表面等離子體共振分析40－60nm的厚度。得到的表面等離子體共振金基膜適用于一般的表面等離子體共振金膜分析。
文檔編號B23H3/00GK1686651SQ20051001672
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者董紹俊, 王建龍 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所