本發明專利技術公開了一種具有光譜增強功能的透明生物基片的制備方法，包括清洗、刻蝕、在玻璃基底上沉積氧化銦錫納米薄膜三個步驟，本發明專利技術把具有優越表面等離子體性質的ITO膜材料引入到普通的光學載/蓋玻片上，得到了整體透明，具有拉曼和熒光增強功能的新型生物基片，相比于不透明、易氧化失效的金屬表面等離子體材料，玻璃基氧化銦錫薄膜具有整體高度透明、熱穩定性好、化學惰性等優點，能從正反兩面激發和采集拉曼/熒光光譜信號，對吸附的痕量有機分子探針的拉曼信號有極大的增強，對分子熒光信號也能有顯著的增強。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光譜傳感
，具體的說，是。
技術介紹
1974年Fleischmann及其合作者最早觀察到吸附在粗糙銀電極表面的單層卩比唳分子的高質量拉曼光譜，其中每個吸附分子的拉曼信號強度比溶液相中的吡啶分子高出6個數量級。這是一種與粗糙表面相關的表面增強效應，稱為表面增強拉曼散射(SERS)。粗糙金屬表面對附近的有機分子的熒光發射也有2個數量級左右的增強，稱為表面增強熒光(SEF)。金屬材料的表面增強光譜功能主要來源于光激發下納米結構金屬表面 形成的表面等離子體(SPs)共振。SPs本質上是由光波能量轉化而來的一種電磁波，它的電磁能量高度集中在距金屬表面數十納米的空間。這種高密度的光電場使得吸附分子拉曼散射截面和非直接吸附分子熒光發射效率等顯著增大。SPs的頻率依賴于金屬的介電函數、特定表面微結構的尺度、形狀和空間配置等。金、銀和銅等貴金屬材料是SPs頻率在可見光區的常用材料。當前，SERS技術已經發展成為一種單分子技術，用于研究表面吸附分子詳細結構和分子取向的超靈敏原位診斷。由于高靈敏度、無損及無需標記等優點，SERS技術在生物醫學檢測、食品安全檢測以及生命科學領域得到了長足的發展。除了用于痕量檢測和提高熒光器件效率外，SEF還被用于熒光顯微成像技術中，突出顯示生物組織細胞膜附近的信息。迄今，生物基片的光譜增強功能層都采用貴金屬金和銀的納米結構來做，其中銀由于帶間吸收小，其光譜增強能力比金高許多。但銀表面在空氣中很容易氧化，在溶液中氧化得更快，從而其光譜增強功能衰退得很快，基本上是一次性使用。而且用金和銀做功能層成本高，難以大規模生產和推廣。另一方面，當表面增強光譜材料用于活細胞/組織的原位觀察分析時，迫切需要生物基片能是透明的，從而能采用從樣品上方進行實驗/光照、從樣品下方顯微觀察的“倒置”方式，適應多數熒光顯微鏡的“倒置”型結構。但是金屬材料都不透光，不能滿足這種急需。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術的目的是利用ITO材料具有的透明和穩定性來克服SPs應用中金屬材料不透光和表面易被氧化腐蝕的缺點，提出一種具有高表面增強光譜功能的透明生物基片的制作方法，該方法得到的透明生物基片可對吸附的痕量有機分子探針的拉曼信號有極大的增強，對分子熒光信號也能有顯著的增強。為了達到上述專利技術目的，本專利技術采用了如下的技術方案 ，包括以下步驟(1)對玻璃基底進行化學清洗首先使用無水丙酮對光學載/蓋玻片進行超聲清洗8 15分鐘，去除光學載/蓋玻片表面上的油脂和吸附雜質；再將光學載/蓋玻片放入堿性混合溶液中煮沸8 15分鐘，所述的堿性混合溶液是由濃度為25%的氨水、30%的雙氧水和去離子水按體積比I 1 6配制而成；煮完后用去離子水沖洗掉載/蓋玻片上殘留的堿性混合液；然后再將光學載/蓋玻片放入酸性混合溶液中煮沸8 15分鐘，酸性混合溶液是由濃度為36%的鹽酸、30%的雙氧水和去離子水按體積比I :1 :6配制而成，煮完后用去離子水沖洗掉載/蓋玻片上殘留的酸性混合液并晾干；(2)在玻璃基底上沉積氧化銦錫納米薄膜使用脈沖激光沉積系統在光學載/蓋玻片的表面上沉積10 50納米厚的氧化銦錫薄膜，然后將光學載/蓋玻片置入真空退火爐中，在溫度440 470°C、真空度2X 10_3 5 X KT3Pa條件下退火25 35分鐘使氧化銦錫薄膜結晶。其中，在所述步驟(I)、步驟(2)之間增加刻蝕步驟將晾干的光學載/蓋玻片置于加熱臺上，用氟化氫蒸汽對光學載/蓋玻片進行表面刻蝕并晾干。其中，所述加熱臺溫度為0 100°C，表面刻蝕持續時間為30秒 120秒。其中，所述氟化氫蒸汽由濃度為40%的飽和氫氟酸在45 55°C水浴環境下自然揮發產生，氟化氫蒸汽通過PV材料管引導到加熱臺上的光學載/蓋玻片的表面。 氧化銦錫(IT0)是一種已得到廣泛應用的光電功能材料，其高導電性來自Sn原子取代In原子位置而形成的非配比氧化物結構。資料顯示Sn02質量百分含量在10%左右的ITO材料電導率最高。ITO的SPs性質與貴金屬材料相似并可以通過制備工藝進行大范圍調節。ITO材料具有對可見光高度透明、良好的熱穩定性和化學穩定性，在SPs應用方面可以克服金屬材料不透光和表面易被氧化腐蝕的缺點，可望用于溶液環境下的生物實驗中，實現透射式激發/照明的光譜檢測、活細胞的觀察與成像增強。有益效果(1)本專利技術把具有優越表面等離子體性質的ITO膜材料引入到普通的光學載/蓋玻片上，得到了整體透明，具有拉曼和熒光增強功能的新型生物基片，相比于不透明、易氧化失效的金屬表面等離子體材料，玻璃基氧化銦錫薄膜具有整體高度透明、熱穩定性好、化學惰性等優點，能從正反兩面激發和采集拉曼/熒光光譜信號，對吸附的痕量有機分子探針的拉曼信號有極大的增強，對分子熒光信號也能有顯著的增強；(2)本專利技術提供的制備方法簡單可控、原料成本低、易于工業化推廣；(3 )通過本專利技術制成的透明生物基片的光譜增強條件范圍比較寬，具有普適性，可以實現對封閉或流動液體表面增強光譜信息的實時檢測，以及溶液環境下活細胞熒光顯微實驗，實現對細胞膜附近信息的原位觀察和成像；(4)通過本專利技術制成的透明生物基片的可重復性好，在清洗掉有機分子探針后可重復利用，適合作生物傳感器。附圖說明圖I為采用氟化氫蒸汽刻蝕玻璃表面的示意圖。圖2為沒有刻蝕的玻璃基底上20納米厚ITO膜對不同濃度有機分子探針拉曼譜的影響示例，與之比較的是在沒有ITO膜的空白玻璃片上得到的有機分子探針拉曼譜。圖3為不同溫度刻蝕后的玻璃基底上20納米厚ITO膜對有機分子探針拉曼光譜的影響示例。 圖4為不同刻蝕時間下的玻璃基底上20納米厚ITO膜對有機分子探針拉曼光譜的影響示例。具體實施例方式本專利技術把具有優越表面等離子體性質的ITO膜材料引入到普通的光學載/蓋玻片上，實現了整體透明、具有拉曼和熒光增強功能的新型生物基片。該生物基片可以從玻璃基底沒有ITO膜的一側激發和采集光譜信號或熒光圖像，可用于透射式的痕量檢測和熒光顯微成像增強。實施例一 (I)對玻璃基底進行化學清洗首先使用無水丙酮對光學載/蓋玻片(國產品牌一帆船牌，型號7101)進行超聲清洗10分鐘，去除光學載/蓋玻片表面上的油脂和吸附雜質。所有市售的無水丙酮均可在本專利技術中 使用，下同。再將光學載/蓋玻片放入氨水、雙氧水和水的堿性混合溶液中煮沸10分鐘，該堿性混合溶液由濃度為25%的氨水、30%的雙氧水和去離子水按體積比I :1 6配制，煮完后用去離子水沖洗掉載/蓋玻片上殘留的堿性清洗液。然后再將光學載/蓋玻片放入鹽酸、雙氧水和水的酸性混合溶液中煮沸10分鐘，該酸性混合溶液由濃度為36%的鹽酸、30%的雙氧水和去離子水按體積比I :1 6配制，煮完后用去離子水沖洗掉載/蓋玻片上殘留的酸性清洗液并晾干。(2)在玻璃基底上沉積氧化銦錫納米薄膜將晾干后的光學載/蓋玻片裝入脈沖激光沉積系統的樣品臺上，用氟化氪激光燒蝕ITO祀在光學載/蓋玻片的表面上沉積20納米厚的ITO膜，然后將光學載/蓋玻片置入真空退火爐中，在450°C、2X 10_3Pa左右的真空狀態下退火30分鐘使氧化銦錫膜結晶。為了檢測該生物基片的光譜增強功能，用微量注射器將8 U L低濃度有機分子探針溶液滴加到ITO膜上，待溶劑揮發后檢測該生物基片對分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種具有光譜增強功能的透明生物基片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)對玻璃基底進行化學清洗首先使用無水丙酮對光學載/蓋玻片進行超聲清洗8 15分鐘，去除光學載/蓋玻片表面上的油脂和吸附雜質；再將光學載/蓋玻片放入堿性混合溶液中煮沸8 15分鐘，所述的堿性混合溶液是由濃度為25%的氨水、30%的雙氧水和去離子水按體積比I :1 :6配制而成；煮完后用去離子水沖洗掉載/蓋玻片上殘留的堿性混合液；然后再將光學載/蓋玻片放入酸性混合溶液中煮沸8 15分鐘，酸性混合溶液是由濃度為36%的鹽酸、30%的雙氧水和去離子水按體積比I :1 6配制而成，煮完后用去離子水沖洗掉載/蓋玻片上殘留的酸性混合液并晾干； (2)在玻璃基底上沉積氧化銦錫納米薄膜使用脈沖激光沉積系統在光學載/蓋玻片的表面上沉積10 50納米厚的氧化銦錫薄...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊益民，邱騰，劉智暢，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：
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