本發(fā)明屬于基底領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測的基底系統(tǒng)，特別地，涉及一種用于表面增強拉曼散射的基底系統(tǒng)及其制備方法。

背景技術(shù)：

表面增強拉曼散射(surface-enhancedramanscattering，sers)是指用通常的拉曼光譜法測定吸附在膠質(zhì)金屬顆粒如銀、金或銅表面的樣品，或吸附在這些金屬片的粗糙表面上的樣品，該技術(shù)又稱為sers光譜技術(shù)。其中，sers光譜技術(shù)克服了常規(guī)拉曼光譜檢測靈敏度低、易受熒光干擾等缺點，其拉曼光譜的強度可提高10³～10⁶倍，并且對液體樣品的濃度檢測也可達到10^-14mol/l以下。

而該技術(shù)的原理是金屬顆粒表面的電子與吸附的樣品分子產(chǎn)生耦合作用達到共振，從而增大拉曼散射面積，提高拉曼強度，因此金屬顆粒(如銀、金或銅)對于sers技術(shù)至關(guān)重要，而一般所述金屬顆粒會負載在基底上形成基底系統(tǒng)。

目前常用的制備sers技術(shù)基底系統(tǒng)的方法包括電化學粗糙化法、溶膠法、真空蒸鍍膜以及化學刻蝕和化學沉積貴金屬的活性基底。但是這些自組裝活性基底提供的表面粗糙度、規(guī)整度以及粒子表面化學性質(zhì)的穩(wěn)定性難以控制因而影響了吸附分子光譜的穩(wěn)定性、均一性和重復性，并且對拉曼強度的增強效果并不是很明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，以筒形駐極體為 主體，在筒形駐極體上設(shè)置有活性區(qū)域，在活性區(qū)域上光刻凹槽，并在凹槽內(nèi)填充活性物質(zhì)，同時在筒形駐極體上安裝有控制駐極體形變的調(diào)節(jié)桿，得到一種用于表面增強拉曼散射的基底系統(tǒng)，該基底系統(tǒng)穩(wěn)定性高，對拉曼信號的增強效果好。

本發(fā)明的目的在于提供一種用于表面增強拉曼散射的基底系統(tǒng)，具體體現(xiàn)在以下方面：

(1)一種用于表面增強拉曼散射的基底系統(tǒng)，其中，所述基底系統(tǒng)包括駐極體1和活性物質(zhì)2，其中，

在所述駐極體1上設(shè)置有活性區(qū)域11。

(2)根據(jù)上述(1)所述的基底系統(tǒng)，其中，

在所述活性區(qū)域11上開設(shè)有凹槽，所述活性物質(zhì)2填充于凹槽內(nèi)，優(yōu)選

所述凹槽為規(guī)則排布，更優(yōu)選

所述凹槽采用光刻制成。

(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的基底系統(tǒng)，其中，

所述活性區(qū)域11優(yōu)選用于負載活性物質(zhì)2；和/或

所述活性物質(zhì)2優(yōu)選用于負載被檢測的樣品；和/或

所述活性材料為納米貴金屬，例如納米金、納米銀和納米銅，優(yōu)選為納米銀；

(4)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的基底系統(tǒng)，其中，所述駐極體為高分子材料，例如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、含氟聚合物，優(yōu)選含氟聚合物，更優(yōu)選聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯；

(5)根據(jù)上述(1)至(4)之一所述的基底系統(tǒng)，其中，

所述駐極體呈筒形，所述筒形的兩端為橢圓形，和/或

在所述駐極體1上設(shè)置有調(diào)節(jié)桿12、固定螺母13和調(diào)節(jié)螺母14，優(yōu)選所述固定螺母13和調(diào)節(jié)螺母14分別設(shè)置在調(diào)節(jié)桿12的兩端，尤其是用于與調(diào)節(jié)桿12配合；

(6)根據(jù)上述(1)至(5)之一所述的基底系統(tǒng)，其中，所述調(diào)節(jié)桿12設(shè)置在活性區(qū)域11的兩側(cè)、且穿插過筒形的駐極體1，用于控制駐極體1的形變，和/或

所述調(diào)節(jié)桿(12)為兩個或兩個以上，優(yōu)選為四個；

本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備上述基底系統(tǒng)的方法，具體體現(xiàn)在以下方面：

(7)一種制備上述(1)至(6)之一所述的用于表面增強拉曼散射的基底系統(tǒng)的方法，其中，該方法包括以下步驟：

步驟1、在駐極體1的活性區(qū)域上進行光刻，得到凹槽，優(yōu)選該凹槽是規(guī)則的，并對凹槽進行等離子體表面處理，

步驟2、在凹槽內(nèi)填充活性物質(zhì)，

步驟3、對活性物質(zhì)的表面進行表面處理，優(yōu)選進行等離子體表面處理，

步驟4、對駐極體進行注極；

(8)根據(jù)上述(7)所述的方法，其中，

步驟2中，所述活性物質(zhì)為納米貴金屬，例如納米金、納米銀和納米銅，優(yōu)選納米銀；和/或

步驟2包括以下子步驟：

步驟2-1、將活性物質(zhì)分散在水中，配成水性漿料，

步驟2-2、將步驟2-1制成的水性漿料填充于凹槽內(nèi)，優(yōu)選采用旋涂或提拉進行鍍膜，

步驟2-3、20～40℃下進行干燥；

(9)根據(jù)上述(7)或(8)所述的方法，其中，在步驟3之后，重復操作步驟2和步驟3兩至五次，優(yōu)選三次；

(10)根據(jù)上述(1)至(6)之一所述的基底系統(tǒng)或者根據(jù)上述(7)至(9)之一所述方法制得的基底系統(tǒng)的用途，用于表面增強拉曼散射。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的基底系統(tǒng)的俯視圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的基底系統(tǒng)的后視圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的駐極體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面通過對本發(fā)明進行詳細說明，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于表面增強拉曼散射的基底系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，該基底系統(tǒng)包括駐極體1和活性物質(zhì)2，所述駐極體1作為主體，在所述駐極體1上設(shè)置有活性區(qū)域11，用于負載活性物質(zhì)2，所述活性物質(zhì)2用于負載被檢測的樣品。

其中，活性物質(zhì)2位于駐極體1的活性區(qū)域11上，在進行檢測時，將被測樣品放在活性物質(zhì)2的表面進行檢測，即在檢測時，自下而上依次是駐極體1的活性區(qū)域11、活性物質(zhì)2和被測樣品。所述駐極體1為在強外電場等因素作用下，極化并能“永久”或長期保持極化狀態(tài)的電解質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，所述活性物質(zhì)2為納米貴金屬。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述活性物質(zhì)2為納米金、納米銀或納米銅。

在更進一步優(yōu)選的實施方式中，所述活性物質(zhì)2為納米銀。

其中，當采用納米貴金屬作為襯底負載樣品時，易于與樣品之間產(chǎn)生表面吸附，從而使金屬表面的電子與吸附分子產(chǎn)生耦合作用達到共振，從而增大拉曼散射面積，因此吸附分子的拉曼信號會大為增強，能夠檢測吸附在貴金屬表面的單分子層，給出表面分子的結(jié)構(gòu)信息。

在本發(fā)明中，將納米貴金屬設(shè)置于駐極體1上，駐極體1上的電子會遷移到納米貴金屬上，使納米貴金屬富集電子，一方面，使貴金屬的表面電場增強，從而進一步使表面拉曼增強，得到更強的拉曼信號；另一方面，電子可以還原位于表面的易氧化的納米貴金屬，使其保持良好的化學性能；再一方面，由于電子間的相互排斥作用使得納米貴金屬之間不易團聚，保持良好的穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，在活性區(qū)域11上開設(shè)有凹槽，所述凹槽為規(guī)則排布的凹槽。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述凹槽采用光刻制成。

在更進一步優(yōu)選的實施方式中，在所述凹槽內(nèi)填充有活性物質(zhì)2。

其中，通過凹槽使活性物質(zhì)2嵌入駐極體1中，與駐極體1直接接觸。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，所述駐極體1為高分子材料，例如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、含氟聚合物。

在本發(fā)明中，對高分子材料進行處理使其內(nèi)部永久帶電，從而形成駐極體1，所述處理優(yōu)選進行注極。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述駐極體1為含氟聚合物。

在更進一步優(yōu)選的實施方式中，所述駐極體1為聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯。

其中，含氟聚合物具有很強的電子捕獲能力，能夠保證駐極體1內(nèi)部長期帶電，保持其性能穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，如圖3所示，所述駐極體1呈筒形，所述筒形的兩端為橢圓形。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，如圖1、圖2所示，在所述駐極體1上設(shè)置有調(diào)節(jié)桿12、固定螺母13和調(diào)節(jié)螺母14。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述固定螺母13和調(diào)節(jié)螺母14分別設(shè)置在調(diào)節(jié)桿12的兩端，用于與調(diào)節(jié)桿12配合。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，如圖1、圖2所示，所述調(diào)節(jié)桿12設(shè)置在活性區(qū)域11的兩側(cè)、且穿過筒形的駐極體1，用于控制駐極體1的形變。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，如圖2所示，所述調(diào)節(jié)桿12為兩個或兩個以上，優(yōu)選為四個。

其中，轉(zhuǎn)動(擰緊)調(diào)節(jié)螺母14，駐極體1會被擠壓而發(fā)生形變， 此時，駐極體捕捉的電子會往表面遷移，因此，會為活性物質(zhì)2提供更豐富的電子，使納米貴金屬的表面電場更強，從而更進一步使表面拉曼增強，得到很強的拉曼信號。并且，通過調(diào)節(jié)駐極體1的形變量可以調(diào)節(jié)納米貴金屬的表面電場強度，從而對拉曼信號強度進行調(diào)節(jié)。而當形變恢復后，電子又能還原回駐極體1內(nèi)部，并且能夠長期保存。

本發(fā)明還提供了一種制備上述基底系統(tǒng)的方法，其中，該方法包括以下步驟：

步驟1、在駐極體1的活性區(qū)域11上進行光刻，得到規(guī)則的凹槽，并對凹槽進行等離子體表面處理；

步驟2、在凹槽內(nèi)填充活性物質(zhì)2；

步驟3、對活性物質(zhì)2的表面進行等離子體表面處理；

步驟4、對駐極體1進行注極。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，在步驟1中，所述駐極體1為高分子材料，例如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、含氟聚合物。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述駐極體1為含氟聚合物。

在更進一步優(yōu)選的實施方式中，所述駐極體1為聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，在步驟1中，所述駐極體1呈筒形，所述筒形的兩端為橢圓形。

其中，筒形的駐極體1可以直接通過注塑成型制得。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，在步驟1中，所述凹槽的參數(shù)可控，可以根據(jù)需要對凹槽進行設(shè)計。

其中，在步驟1中，采用等離子體對凹槽的表面進行處理，不僅 可以去除表面的雜質(zhì)而且可以進一步處理出微小的凹坑面，有利于后續(xù)對活性物質(zhì)2的吸附。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，在步驟2中，所述活性物質(zhì)2為納米貴金屬。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，在步驟2中，所述活性物質(zhì)2為納米金、納米銀或納米銅。

在更進一步優(yōu)選的實施方式中，在步驟2中，所述活性物質(zhì)2為納米銀。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，所述步驟2包括以下子步驟：

步驟2-1、將活性物質(zhì)2分散在水中，配成水性漿料；

步驟2-2、將步驟2-1制成的水性漿料填充于凹槽內(nèi)，優(yōu)選采用旋涂或提拉進行鍍膜；

步驟2-3、20～40℃下進行干燥。

其中，在步驟2-1中，水性漿料的濃度不能太小，濃度太小所含有的納米貴金屬含量太少，對放大檢測信號作用不大；濃度太高時，納米貴金屬易團聚，且流動性不好。而對于具體濃度則沒有特殊要求，只要良好分散且能較好流動即可。

在步驟3中，對填充好的活性物質(zhì)2的表面進行等離子體表面處理，該過程既可以除掉雜質(zhì)以及多余的松散的活性物質(zhì)2，同時又有利于提升活性物質(zhì)2粒子間的結(jié)合力，從而提高其穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，在步驟3之后，重復操作步驟2和步驟3兩至五次，優(yōu)選三次。

根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，在步驟4中，所述注極如下進 行：在針極電極與駐極體1的表面距離為2～5cm時，施以-15kv的針極電壓，于20～30℃下注極3min。

其中，注極的目的是使高分子材料富集電子成為駐極體1。

根據(jù)本發(fā)明所提供的基底系統(tǒng)或者根據(jù)本發(fā)明所提供的方法制得的基底系統(tǒng)，可以用于表面增強拉曼散射。

本發(fā)明的有益效果包括：

(1)本發(fā)明所提供的基底系統(tǒng)采用納米金屬負載被測樣品，能夠放大樣品的拉曼信號，并且可以用于痕量測試；

(2)本發(fā)明所提供的基底系統(tǒng)采用駐極體1負載納米金屬，其中，駐極體1中的電子可以遷移到納米金屬中，進一步放大樣品的拉曼信號；

(3)本發(fā)明所采用的駐極體1表面的電子可以還原易氧化的活性物質(zhì)，有利于活性物質(zhì)2保持活性；

(4)本發(fā)明所采用的駐極體1可以發(fā)生形變，在發(fā)生形變時，其捕捉的電子會向駐極體1表面移動，使表面電子增多，為納米金屬提供更豐富的電子，更進一步起到拉曼增強的作用；

(5)本發(fā)明所采用的駐極體1在形變恢復后其電子又能再次還原到其體內(nèi)，且能長期保存，因此能夠方便地為表面拉曼增強提供電場，應用十分方便；

(6)可以通過調(diào)節(jié)駐極體1的形變調(diào)節(jié)其表面電場大小，繼而調(diào)節(jié)活性物質(zhì)2表面的電場，實現(xiàn)對拉曼強度進行控制。

以上結(jié)合具體實施方式和范例性實例對本發(fā)明進行了詳細說明， 不過這些說明并不能理解為對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明技術(shù)方案及其實施方式進行多種等價替換、修飾或改進，這些均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍以所附權(quán)利要求為準。