波長選擇性表面增強拉曼散射納米標簽制造技術

一種波長選擇性粒子，例如為了波長選擇性而改性的SERS納米標簽。如本文中所使用，波長選擇性粒子是不能在一種或多種波長下有效激發或解調的粒子，其中與所述粒子結合的報道分子通常會產生光譜。還公開了制造波長選擇性粒子的方法和用波長選擇性粒子標記材料或目標的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】波長選擇性表面增強拉曼散射納米標簽
技術介紹
已表明SERS納米標簽可用于標示目標進行識別和跟蹤。SERS納米標簽是通過表面增強拉曼散射(SERS)起作用的納米粒子光學探測標簽。SERS是基于激光的光譜法，其對于分子或其它材料產生具有比典型熒光窄得多的特征的指紋式振動光譜。通常，與標簽結合(associate)的SERS活性分子由特定激發波長的激光激發。許多SERS活性分子可在若干個替代波長下激發，每個替代波長導致發射特征(characteristic) SERS光譜。在一些記號使用中，已知SERS納米標簽在多個適當解調波長下解調的能力是一個優點。在其它實施中，例如隱蔽項目記號，在多個波長下激發SERS納米標簽的能力可能是缺點，因為這使隱蔽標簽更容易被第三方探測到。然而，用傳統SERS報道分子難以制造可在有限數量的另外適當波長下解調的SERS納米標簽。·本文中公開的實施方案是針對克服與已知表面增強光譜粒子關聯的這些或其它問題。
技術實現思路
所選實施方案包括波長選擇性粒子，例如如所描述的改性的(modified) SERS納米標簽。如本文中所使用，波長選擇性粒子是不能在一種或多種波長下有效激發或解調(interrogated)的粒子,其中與所述粒子結合的報道分子(reporter molecule)通常會產生SERS光譜。例如，當使用1064nm的激發波長時，波長選擇性SERS納米標簽可為SERS活性的，但在785nm下是鈍性的(inactive),其中基于SERS納米標簽中存在的報道分子或金屬納米粒子的等離子性質(plasmonic property)而另外預期在785nm下的活性。波長選擇性的SERS納米標簽的一個實施方案包括SERS增強核和與所述核結合的SERS活性報道分子。波長選擇性SERS標簽也包括圍繞所述核/報道體(reporter)結合體(association)的包封劑。可由與所述包封劑結合的阻斷材料(blocking material)賦予波長選擇性，所述阻斷材料完全或部分阻斷特定波長的光能通向報道分子和等離子粒子。或者，阻斷材料可完全或部分阻擋所選波長的光能輻射至報道分子或等離子粒子。阻斷材料可為納米棒，例如，與包封劑結合的金納米棒。或者，阻斷材料可為用于選擇性地阻斷相關波長的任何類型的分子。例如，阻斷材料可為有機或無機染料或量子點粒子。或者，阻斷材料可為金屬氧化物、金屬硫化物、金屬氮化物或其它類似材料。在阻斷材料是納米棒的實施方案中，納米棒可與包封劑靜電結合。例如，納米棒可用帶電聚合物涂布，且SERS納米標簽用帶相反電荷的聚合物涂布。或者，納米棒可被共價連接(attach)到包封劑。在阻斷材料是一種分子，例如染料的實施方案中，通過將包封劑形成為多孔或介孔表面，可將增加量的阻斷材料與所述包封劑結合。一個替代實施方案包括如上文所述的SERS納米標簽，其具有與所述包封劑結合的遮蔽(masking)材料。遮蔽材料將完全或部分遮蔽由報道分子在給定波長下發射的光能。在一個遮蔽實施方案中，與SERS納米標簽結合的報道體當被激發時仍將發射拉曼光譜，但所述發射被遮蔽或使其無法探測。例如，與SERS納米標簽結合的熒光分子可被選擇在特定波長下發熒光，因此遮蔽在所述波長下的SERS光譜。替代實施方案包括制造如上文所述的波長選擇性SERS納米標簽的方法。替代方法也包括使用波長選擇性SERS納米標簽以標示或標記項目、物質、文件或物品，使得可以比基于與SERS納米標簽一起使用的報道分子的性質而預期的小的解調頻率探測到標簽。附圖說明圖I是實施例I的SERS納米標簽和Au納米棒的混合物的SERS活性和吸光度的圖形表示。圖2是以與SERS納米標簽靜電結合的Au納米棒為特征的實施例2的粒子的多個TEM圖像的組合。圖3是實施例2的粒子在所選波長下的UV-可見光消光特性和歸一化 (normalized) SERS響應的圖形表示。圖4是實施例3的粒子的多個SEM圖像的組合。圖5是實施例3的粒子的所選波長下的UV-可見光消光特性和SERS活性的圖形表不。圖6是實施例4的粒子的SERS活性的圖形表示。圖7是實施例4的粒子的SEM圖像。圖8是實施例5的粒子的SERS活性的圖形表示。圖9是實施例6的粒子在所選波長下的SERS活性的圖形表示。圖10是以如實施例7中所述的介孔二氧化硅包封劑為特征的SERS納米標簽的SEM圖像。圖11是在與實施例8中所述的熒光遮蔽劑混合之后在SERS納米標簽的所選波長下的拉曼光譜的圖形表示。具體實施例方式本文中公開的實施方案涉及光譜活性粒子。具體而言，所公開的粒子和方法是表面增強光譜(SES)活性的。代表性的SES技術包括但不限于SERS、SERRS等。已觀察到在各種其它光譜方法或系統中的表面增強。研究最廣泛的是表面增強拉曼散射和表面增強熒光(SEF)。但是已觀察到多種其它表面增強現象，包括表面增強超拉曼散射(SEHRS)、表面增強超拉曼諧振散射(SEHRRS)、表面增強瑞利(Rayleigh)散射、表面增強二次諧波產生(SHG)、表面增強紅外吸收反射(SEIRA)和表面增強激光解吸離子化(SELDI)。這些是稱為等離子體增強或等離子體增強光譜的更廣泛領域的一部分，其除了上文提及的現象之外，還包括表面等離子體增強發射(例如SPASERS-輻射自發發射的表面等離子體放大)、等離子體增強衍射和等離子體增強光傳輸。等離子體增強也是一種提高太陽能電池效率的方法。如在整個本公開內容中所使用，SES包括上文所列出和任何相關或類似的光譜技術。本文中的許多實施例參考SERS而描述。然而須注意，本文中公開的方法、組合物和粒子可等同地應用于SERRS、SEHRS、SEF、SEHRRS、SHG、SEIRA、SPASERS或其它表面增強或等離子體增強SES技術。一般而言，標簽劑(taggant)是為了識別或定量的目的而摻入到對象中、對象上或與對象結合的材料、物質、分子、離子、聚合物、納米粒子、微粒或其它物質。更特別地，標簽劑使用在活動和產品中，包括但不限于探測、分析和/或定量測量，其涉及品牌安全、品牌保護、商標保護、產品安全、產品識別、品牌轉換、條形碼、灰色市場整治、敵友分析、產品生命周期分析、偽造、防偽、真實性法醫分析、認證、生物辨識、對象跟蹤、監管鏈分析、產品篡改、防走私、走私探測、供應鏈跟蹤、產品跟蹤、收入損失恢復、產品系列化、系列化認證、新鮮度跟蹤、按日期銷售跟蹤、按日期使用跟蹤和遠距探測/識別。標簽劑可被添加到所有形式的物質，包括但不限于固體、液體、氣體、凝膠、泡沫、半固體、玻璃、等離子體、液晶、非晶質和磁有序性固體、超導體、超流體、玻色-愛因斯坦冷凝物和超固體。探測標簽劑的許多已知方法利用若干個光譜技術的一個，例如表面增強光譜(SES)技術，如SERS或SERRS。廣義而言，適當的材料分為兩類納米/微觀和宏觀。例如，·已知某些大小和形狀的Ag和Au納米粒子和其聚集物支持SERS。同樣，在文獻中已描述了很多種宏觀SERS基底，包括電極、蒸鍍膜、朗繆爾-布羅基特(Langmuir-Blodgett)膜、二維平面陣列等等。已知利用SERS活性標簽的現有技術標記方法通常包括具有已知SERS活性特性的報道分子或染料。例如本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：MJ納塔恩，RG弗里曼，WE多林，ME皮奧蒂，
申請(專利權)人：卡伯特安保材料股份有限公司，
類型：
國別省市：