專利名稱：波長選擇性表面增強拉曼散射納米標簽的制作方法
波長選擇性表面增強拉曼散射納米標簽
背景技術(shù)：
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(chǎn)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(jié)合(associate)的SERS活性分子由特定激發(fā)波長的激光激發(fā)。許多SERS活性分子可在若干個替代波長下激發(fā)，每個替代波長導致發(fā)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(diào)波長下解調(diào)的能力是一個優(yōu)點。在其它實施中，例如隱蔽項目記號，在多個波長下激發(fā)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(tǒng)SERS報道分子難以制造可在有限數(shù)量的另外適當波長下解調(diào)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(lián)的這些或其它問題。

發(fā)明內(nèi)容
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(fā)或解調(diào)(interrogated)的粒子,其中與所述粒子結(jié)合的報道分子(reporter molecule)通常會產(chǎn)生SERS光譜。例如，當使用1064nm的激發(fā)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(zhì)(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(jié)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(jié)合體(association)的包封劑?？捎膳c所述包封劑結(jié)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(jié)合的金納米棒?；蛘?，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(jié)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?；蛘?，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(jié)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(jié)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(fā)射的光能。在一個遮蔽實施方案中，與SERS納米標簽結(jié)合的報道體當被激發(fā)時仍將發(fā)射拉曼光譜，但所述發(fā)射被遮蔽或使其無法探測。例如，與SERS納米標簽結(jié)合的熒光分子可被選擇在特定波長下發(fā)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(zhì)、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(zhì)而預期的小的解調(diào)頻率探測到標簽。


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(jié)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(shù)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(tǒng)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(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)象之外，還包括表面等離子體增強發(fā)射(例如SPASERS-輻射自發(fā)發(fā)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(nèi)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(shù)。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(shù)。
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(jié)合的材料、物質(zhì)、分子、離子、聚合物、納米粒子、微?；蚱渌镔|(zhì)。更特別地，標簽劑使用在活動和產(chǎn)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(chǎn)品安全、產(chǎn)品識別、品牌轉(zhuǎn)換、條形碼、灰色市場整治、敵友分析、產(chǎn)品生命周期分析、偽造、防偽、真實性法醫(yī)分析、認證、生物辨識、對象跟蹤、監(jiān)管鏈分析、產(chǎn)品篡改、防走私、走私探測、供應鏈跟蹤、產(chǎn)品跟蹤、收入損失恢復、產(chǎn)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(zhì)，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(zhì)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(shù)的一個，例如表面增強光譜(SES)技術(shù)，如SERS或SERRS。廣義而言，適當?shù)牟牧戏譃閮深惣{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(xiàn)有技術(shù)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，已知的SERS活性化學品可作為染料添加，以標示燃料，且當SERS活性染料與SERS活性金屬粒子或基底結(jié)合時，獲得后續(xù)的SERS光譜。僅已知有限數(shù)量的SERS活性化學品。許多本文中公開的實施方案以使用表面增強光譜(SES)活性標簽劑為特征。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(xiàn)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)、表面增強瑞利散射、表面增強二次諧波產(chǎn)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(xiàn)象之外，還包括表面等離子體增強發(fā)射(例如SPASERS-輻射自發(fā)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(nèi)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(shù)。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(shù)。表面增強拉曼散射(SERS)活性粒子可用于多種應用。一個有趣的應用是防偽，且更特別地用于校驗鈔票、稅章、標簽(banderol)、護照、身份證、駕駛執(zhí)照、工作許可證、信托文件、股票和債券證書，以及其它含有油墨的有價值文件的真實性、來源、年限和/或流通路徑。同樣，SERS活性粒子可用于類似目的，以標示或標記含有由油墨或漆組成的印刷物或文字的多種其它材料，包括但不限于軟件、機器零件如飛機零件或汽車零件、儀器、醫(yī)藥和診斷產(chǎn)品、醫(yī)療裝置、奢侈品、快速消費品、CD、DVD和其它電子存儲組件等等。此外，任何類型產(chǎn)品的任何含油墨或含漆包裝是為了防偽或認證目的而引入SERS活性粒子的可行位置。附加的與SERS活性粒子密切關聯(lián)的應用包括品牌安全、品牌保護、商標保護、產(chǎn)品安全、產(chǎn)品識別、品牌轉(zhuǎn)換、條形碼、灰色市場整治、敵友分析、產(chǎn)品生命周期分析、偽造、真實性法醫(yī)分析、生物辨識、文件跟蹤、監(jiān)管鏈分析、產(chǎn)品篡改、防走私、走私探測、供應鏈跟蹤、產(chǎn)品跟蹤、收入損失恢復、產(chǎn)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、對象跟蹤和遠距探測和/或遠距識別。此外，SERS活性粒子可用于這些應用的組合，包括但不限于認證和按日期銷售跟蹤的組合。這些應用統(tǒng)稱為行業(yè)安全。本文中所述且可根據(jù)所公開的方法且使用所公開的材料而改性的一個非排他性和非限制性類型的標簽是SERS納米標簽，也稱為SERS標簽。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，其針對分子產(chǎn)生具有比典型熒光窄得多的特征的指紋式振動光譜。典型SERS納米標簽包括金屬納米粒子核和SiO2(玻璃)或其它含有硅的包封劑。包括但不限于各種類型的聚合物的其它材料也可以使用為包封劑或殼。涉及典型SERS納米標簽的使用、制造和特性的細節(jié)包括在標題為"Surface Enhanced Spectroscopy-Active Composite Nanoparticles^ 的美國專利第 6，514, 767 號；標題為"Surface EnhancedSpectroscopy-Active CompositeNanoparticles"的美國專利第 7, 192, 778 號；標題為 ^Surface EnhancedSpectroscopy-Active Composite Nanoparticles^ 的美國專利第 7, 443, 489 號和標題為"Surface Enhanced Spectrometry-Active CompositeNanoparticles"的美國公開專利申請案第US2006-0054506號中，通過引用將每份專利和公開案中公開的所有事項并入本文中。雖然本文中公開的實施方案按照從單個納米粒子核制備的SERS納米標簽而描述，但是應了解，納米粒子核團簇或聚集體可用于制備SERS納米標簽。本領域技術(shù)人員已知可用于制備金屬膠體聚集體的團簇的方法。也預期使用標題為"Surface EnhancedSpectroscopy-Active Sandwich Nanoparticles^ 的美國專利第 6，861, 263 號中描述的夾心型粒子，通過引用將所述專利公開的一切事項并入本文中。納米粒子核可為已知將會經(jīng)由等離子(電磁)因素、化學因素或所述因素的組合而拉曼增強的任何材料。納米粒子核可為各向同性或各向異性的。適合作為SERS納米標簽的核的納米粒子包括膠體金屬；空心或?qū)嵭牡?filled)納米棒；磁性、順磁性、導電或絕緣的納米粒子；合成粒子；水凝膠(膠體或棒)等。納米粒子可作為單個納米粒子存在，或作為納米粒子的團簇或聚集體而存在。納米粒子可以多種形狀存在，包括但不限于球體、棒、圓盤、棱錐、立方體、圓柱體、納米螺旋、納米彈簧、納米環(huán)、棒形納米粒子、箭頭形納米粒子、淚滴狀納米粒子、四角錐形納米粒子、棱柱形納米粒子和多個其它幾何和非幾何形狀。已描述的另一個類別的納米粒子包括具有內(nèi)表面積的納米粒子。這些納米粒子包括空心粒子和多孔或半多孔粒子。雖然認識到粒子形狀和縱橫比可影響納米粒子的物理、光學和電子特性，但是特定形狀、縱橫比或是否存在內(nèi)表面積對粒子作為納米粒子的資質(zhì)無影響。如本文中所定義的納米粒子也包括這樣的納米粒子其中金屬部分包括附加組份(例如以核-殼粒的形式)。每個SERS納米標簽通常用一個或多個唯一報道體編碼，所述報道體包括位于納米粒子核與玻璃或其它適當包封劑的殼之間的界面上的有機或無機分子，或者有機或無機材料。這種探測標簽的途徑平衡作為高分辨率分子光譜工具的拉曼散射的強度(strength)和與SERS相關的增強，同時繞開在制造獨立SERS基底時經(jīng)常遇到的缺陷，例如重復性困難和缺乏選擇性。SERS納米標簽在633nm、785nm、1064nm或其它適當激發(fā)波長下展現(xiàn)強光譜(超過106的增強因子)，這些波長可被選擇以避免生物樣品(例如全血沖和基質(zhì)(如玻璃和塑料)中的固有背景熒光?；旧蠟镾ERS鈍性的或相對較弱SERS活性的包封劑使粒子穩(wěn)定以免聚集，防止報道體擴散開，防止非所需物質(zhì)的競爭性吸附，并且提供建立異常良好的表面。玻璃、二氧化硅、硅酸鹽或含硅物質(zhì)非常適合作為包封劑。典型SERS納米標簽不展現(xiàn)波長依賴性響應。因此，當在若干個激發(fā)波長之一下激發(fā)時，已知的標簽將返回一個可識別光譜。例如，已知的標簽可以是可激發(fā)的，且在785nm和1064nm的激發(fā)波長兩者下返回可探測的SERS光譜。波長選擇性標簽可用于許多目的，包括但不限于材料或文件的隱蔽記號。如本文中所使用，波長選擇性粒子是在一個或多個波長下不能有效激發(fā)或解調(diào)的粒子，其中所選報道分子/金屬納米粒子組合通常會產(chǎn)生SERS 光譜。例如，當使用1064nm的激發(fā)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，其中將基于報道體而預期785nm下的活性。重要的是注意，本文中討論的許多實施例以在785nm下將不是SERS活性的，但使用1064nm激發(fā)將容易被識別的標簽為特征。這種特定波長選擇性僅是代表性的。所公開的或類似的方法可用于制造在785nm下顯示光譜但在1064nm下不顯示光譜的相反標簽。此外，所描述的方法和材料可適應于其它適當波長。此外，可使用效應(或材料)組合以產(chǎn)生更復雜的波長響應分布(profile)。例如，SERS標簽可在633nm、785nm和1064nm下可激發(fā)。接著用在633nm和1064nm下強烈吸收光,但在785nm下不吸收光的材料涂布粒子。在前者頻率的任一個下激發(fā)不會產(chǎn)生光譜，但在后者下激發(fā)會產(chǎn)生光譜。或者，可使分布相反，使得在633nm和1064nm下激發(fā)能獲得SERS光譜，但在785nm下激發(fā)無法獲得。波長選擇性的所有變更屬于本公開內(nèi)容的范疇。一種將波長選擇性賦予本來(otherwise)非選擇性標簽的方法是對標簽添加涂層，所述涂層阻斷本來會引起激發(fā)的光。例如，如上文所述的典型SERS納米標簽的涂層可用在785nm下阻斷光,但在1064nm下不阻斷光的Au納米棒補充。這種方法在下文的實施例I至5中更詳細討論。在認證應用中調(diào)整SERS標簽的波長選擇性的一個類似途徑是用在給定波長下阻斷吸收的材料的第二層覆蓋SERS納米標簽層。例如，如果將對785nm和1064nm激發(fā)響應的SERS標簽放入清漆中，并且涂布到一張紙上，那么在任一波長下的解調(diào)將產(chǎn)生SERS光譜。然而，如果將在785nm下強烈吸收但在1064nm下完全透射的黑色油墨層施加到SERS標簽涂層上，那么在785nm激發(fā)下將看不到SERS光譜，但在1064nm激發(fā)下將看到正常光譜。另一個途徑是使用在激發(fā)波長下具有非零消光的報道體，引致表面增強諧振拉曼光譜(SERRS)。雖然在激發(fā)波長下報道分子的較大吸光度引致較大諧振增強是事實，但是較大吸光度還必然導致從激發(fā)態(tài)的不可逆失活過程的增加的可能性也是事實，這可導致降低的標簽穩(wěn)定性。實施例I-與SERS納米標簽結(jié)合的Au納米棒制備SERS納米標簽和Au納米棒的若干物理混合物。在圖I中描繪所述混合物在785nm和1064nm下的UV-可見光消光和SERS行為。具體而言，SERS納米標簽/Au納米棒混合物的拉曼光譜用在785nm (線圖(chart) 102)和1064nm (線圖104)下獲得的數(shù)據(jù)圖示。如線圖102和線圖104所示，SERS納米標簽濃度保持恒定，并且納米棒濃度改變。樣品的UV-可見光消光光譜也在線圖106中示出，以及SERS響應對納米棒濃度的圖在線圖108中示出?？勺⒁獾皆?85nm下信號幾乎被完全抑制，而1064nm下信號相對不受影響。也可以注意到，含有最多納米棒的樣品不能通過UV-可見光測量，因為其消光太高而無法由儀器讀取。實施例2-與SERS納米標簽靜電結(jié)合的Au納米棒雖然實施例I中獲得的結(jié)果表明賦予波長選擇性的第一公開方法在概念上是合理的，但是使足夠量的Au納米棒吸附到納米標簽上是挑戰(zhàn)性的。通過使用靜電方法將納米棒連結(jié)到玻璃包封的納米標簽而針對克服吸附挑戰(zhàn)已經(jīng)取得明顯進展。通常，增強吸附技術(shù)涉及使帶電涂層與納米棒結(jié)合，以及使帶相反電荷的涂層與SERS納米標簽結(jié)合。例如，如最初所生產(chǎn)的，實施例I中使用的納米棒可通過帶正電的雙層CTAB (十六烷基三甲基溴化銨)穩(wěn)定。然而，移除過量CTAB (其阻礙吸附)可使所述棒失去穩(wěn)定，并引起聚集。用帶負電的聚合物涂布納米棒允許更徹底的清潔。為完全實施這種方法，SERS納米標簽也必須·用帶正電的聚合物涂布。此外，可通過將納米棒與另一分子結(jié)合而增強靜電組合方法。在實施例2中，納米棒與標為SERS-817的少量諧振SERS報道體混合。隨后，納米棒通過帶負電的聚合物穩(wěn)定，并全面清潔。使用先前已用帶正電的聚合物涂布的SERS納米標簽制備物理混合物，促進棒到SERS粒子的一些吸附。在充分的培育(incubation)期之后，通過添加過量的帶負電聚合物而穩(wěn)定所述混合物(“包封”納米標簽/納米棒組件，并使其更便于清潔)。簡單地清潔所述組件以移除大部分未連結(jié)的納米棒和過量的聚合物，此后，將其包封在玻璃中。所得粒子組件在圖2的TEM圖像中示出。觀察到所述粒子是完全成簇的(clumpy)，且在1064nm下未展現(xiàn)特別強的SERS信號。然而如圖3中所示,這些粒子在785nm(圖跡線(graph trace) 302)和1064nm(圖跡線304)下確實具有明顯且獨特的信號(signature)，其中1064nm的信號對應于SERS納米標簽上的BPE報道體，且785nm光譜對應于在初始步驟中添加到納米棒的報道體SERS-817的SERS光譜。因此，如圖3中所圖示，這個結(jié)果表明在785nm下，光子未到達內(nèi)部核或內(nèi)部報道分子。如果785nm激發(fā)光到達了 SERS納米標簽的核，那么會呈現(xiàn)BPE報道體的強光譜。實施例3-Au納米棒作為等離子體吸收齊[I (absorber)可改進與SERS納米標簽結(jié)合的納米棒的吸附特性，以提高所得粒子的波長選擇性。圖4的TEM圖像是用納米棒涂布(如前文所述的經(jīng)由靜電吸附)的納米標簽樣品。然而這個樣品利用由于納米棒形狀、大小或縱橫比而本質(zhì)上更適合于阻斷785nm的激發(fā)能量的納米棒。因此，如圖5中所示，實施例3的SERS納米標簽在785nm下顯示明顯比原始標簽低的SERS響應(參見圖跡線502)。在12. 5μ g/mL的金濃度下獲取圖5中的所有數(shù)據(jù)。所觀察到的信號上的降低大約比未改性的標簽小十倍。然而，可能由于聚集，納米棒的消光似乎已變寬，導致1064nm下的信號明顯受影響(圖跡線504)。這個結(jié)果進一步證明等離子體吸收劑可有效地用于抑制給定波長下的SERS響應，且因此產(chǎn)生波長選擇性粒子。實施例4-涂布玻璃的Au納米棒作為等離子體吸收劑與SERS納米標簽結(jié)合的納米棒的等離子性質(zhì)可在與SERS納米標簽結(jié)合之前穩(wěn)定，以防止由納米棒-納米棒相互作用引起的等離子性質(zhì)的變化。在這個實施例中，首先用薄玻璃殼涂布金納米棒。這個玻璃殼防止在納米棒吸附到SERS納米標簽之前或期間由納米棒的聚集或聚結(jié)而引起的等離子變化。因此，保持了金納米棒的光學性質(zhì)，并且觀察到明確得多的波長響應。如前文所述，接著可使用靜電方法而容易地使涂布玻璃的納米棒直接吸附到SERS納米標簽。圖6示出用涂布二氧化硅的納米棒處理之前和之后的SERS納米標簽的拉曼光譜。處理之后，785nm下的SERS強度對1064nm下的SERS強度減小大約8倍。圖7示出納米棒-納米標簽合成粒子的SEM。實施例5-等離子殼作為等離子體吸收劑可將具有由納米級金屬殼圍繞的電介質(zhì)核的核-殼結(jié)構(gòu)制造成在近IR中具有等離子體諧振。例如參見圖8的二氧化硅-AG核殼粒子的吸光度光譜。具體而言，可將核與殼的相對尺寸設計用來產(chǎn)生約785nm的等離子體諧振。這種結(jié)構(gòu)將削弱嵌入所述結(jié)構(gòu)內(nèi)的 SERS納米標簽的SERS響應，因為所述殼的等離子體諧振會阻止來自激發(fā)激光的光到達納米標簽，并且也阻止拉曼散射的光逸出。由于可將等離子體諧振設計成在1064nm下最低限度地吸收，所以可調(diào)整粒子的幾何形狀以在1064nm下最低限度地影響納米標簽的SERS信號。產(chǎn)生波長選擇性SERS粒子的替代方法A.分子吸收劑可利用分子吸收劑以阻斷所選波長，例如785nm (或其它波長)的激發(fā)源，或所得SERS發(fā)射。然而，典型化學吸收劑的橫截面會比Au納米棒的橫截面小得多，因此需要存在明顯更多的分子。然而，這可能是有利的，因為許多這些分子吸收劑展現(xiàn)微弱的熒光。在高濃度下，這種熒光可被淬滅(quench)，得到具有最少、無特征發(fā)射的粒子。—種可提供高摻雜程度的方法是形成具有非常大的表面積的多孔玻璃殼。如果可將近IR吸收劑物理地吸附至玻璃，那么整個粒子可用附加的二氧化硅層覆蓋。玻璃生長過程中表面活性劑的存在可導致具有非常大表面積的介孔涂層。此外，假形相轉(zhuǎn)換(pseudomorphic transformation)方法可允許已制備的SERS納米標簽被轉(zhuǎn)化成具有介孔殼的標簽。任選地，可隨后覆蓋孔以防止染料或阻斷分子逸出?；蛘?，可將吸收劑經(jīng)由硅烷試劑(例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS))或任何其它偶聯(lián)劑而共價連接到SERS納米標簽的二氧化硅表面。以這種方式，隨著更厚玻璃殼的形成，可將分子引入遍及二氧化硅。可將吸收相關波長的光的任何材料用于分子吸收劑應用。例如，可將標簽引入到在期望波長下吸收的油墨中。實施例6-被分子吸收劑圍繞的SERS納米標簽圖9中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)表明分子吸收劑可用于遮蔽使用785nm激發(fā)而來自SERS納米標簽的信號，同時使來自1064nm激發(fā)的信號不變。對于實施例6,將SERS納米標簽懸浮在不含分子吸收劑且含有標為IRA-800的10 μ g/mL和100 μ g/mL的分子吸收劑的水溶液中。SERS納米標簽的濃度在所有情況中相同。在分子吸收劑是10 μ g/mL的情況下，785nm下來自SERS納米標簽的SERS信號不易看見，雖然觀察到來自分子吸收劑的微弱熒光。然而，在吸收劑濃度是100 μ g/mL的情況下，不僅SERS信號被完全遮蔽，而且來自分子吸收劑的熒光也被淬滅，形成785nm下微弱、無特征的發(fā)射。相比之下,在這些溶液中，1064nm下的SERS響應幾乎無變化。實施例7-具有介孔包封劑的SERS納米標簽實施例7中的粒子以在存在表面活性劑CTAB下完成的附加玻璃涂層為特征，以制備如上文所述的介孔包封劑。雖然難以確定玻璃是否確實是多孔的，但是如圖10中所示，涂層確實看起來與從典型SERS納 米標簽包封過程獲得的光滑涂層不同。這些孔的大小預期小于5nm。B.調(diào)整表面等離子體將波長選擇性賦予SERS納米標簽的一個替代方法是(例如)生產(chǎn)具有在1064nm下比在785nm下本征更好的響應的增強標簽。這種調(diào)節(jié)可通過明智地選擇標簽材料、形狀、大小或聚集程度來完成。C.使用諧振報道體具有近1064nm吸收特征的分子可提供諧振增強。例如，染料IR-1048(sigma-aldrich)具有集中在1048nm下的強分子吸收，而染料IR-27在988nm下具有最大吸光度。P.電荷轉(zhuǎn)移諧振相對其它波長，在1064nm下給出增強響應的其它類別的分子包括偶氮吡啶、各種AZP/苯并喹啉(benzocinnoline)(特別是在1064nm下比在785nm下更佳的分子)、突光團/金屬絡合物、光致變色/熱致變色分子(螺吡喃)等。E.摭蔽SERS信號上文詳述的一些實施例通過阻斷激發(fā)波長的入射或阻斷由所選波長下的激發(fā)引起的SERS光譜發(fā)射而賦予SERS納米標簽波長選擇性?；蛘?，可產(chǎn)生SERS納米標簽的SERS信號，但在探測之前有效地被遮蔽。例如，分子或材料可與在使用785nm激發(fā)時為強熒光的包封劑結(jié)合。可隨后用1064nm激發(fā)使SERS探測發(fā)生。實施例8-通過熒光遮蔽SERS信號圖11示出從含有染料IR-140 (IOOnM)和SERS標簽樣品的混合物獲得的兩個光譜。當在785nm下激發(fā)時，觀察到因IR-140的強熒光發(fā)射光譜1102，并且不能探測到SERS標簽的存在。所述熒光有效遮蔽了拉曼標簽存在的事實。當在1064nm下激發(fā)時，探測到來自SERS標簽的拉曼光譜1104。這個結(jié)果通過兩種物質(zhì)的物理混合而獲得?；蛘?，熒光材料可引入到SERS標簽的結(jié)構(gòu)中。注意，785nm下的SERS完全被突光掩蓋,但當在1064nm下激發(fā)時沒有突光。添加到粒子的染料量對應于遠小于單層覆蓋，意味著針對有效的波長選擇性標簽，將需要將極少的熒光團引入SERS標簽中。F.替代讀出方法可使用替代讀出方法以將波長選擇性賦予SERS納米標簽。典型拉曼散射以皮秒的時間尺度出現(xiàn)，而熒光以最快的在納秒機制中出現(xiàn)而出現(xiàn)，且其它發(fā)光過程可慢得多。由于時間行為上的這種差異，即使當發(fā)光在相同波長下出現(xiàn)時也可探測到拉曼散射。通過用比發(fā)光壽命短得多的光脈沖激發(fā)拉曼散射和發(fā)光兩者，可使用時間分辨探測。接著可使用時間選通探測以測量拉曼散射，同時拒絕大部分發(fā)光?；蛘咴陬l域中，激發(fā)源的振幅可在高頻調(diào)制。以這種方式，具快速響應的過程(即，拉曼散射)遵循所述調(diào)制頻率，且可用頻率和相位敏感探測器探測。來自響應較慢的過程的信號可被頻率敏感探測器拒絕。因此，擁有光譜未分辨(spectrally unresolved)的突光和拉曼散射兩者的材料可用作拉曼標簽。G.瞬杰光漂白使用導致分子吸收至飽和的強光脈沖是可能的。這種情況在光子被吸收的速率超過激發(fā)態(tài)可被削弱的速率時發(fā)生。此時，入射光子將自由激發(fā)拉曼散射和SERS。合適的讀出系統(tǒng)將需要脈沖光源和快速探測系統(tǒng)。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(zhì)、文件或物品，使得可在比基于與SERS納米標簽一起使用的報道分子的性質(zhì)的預期更小的解調(diào)頻率下探測標簽。標記方法包括提供如上文所述的SERS活性粒子，以及將所述粒子與相關材 料或?qū)ο蠼Y(jié)合。標記方法可進一步包括從與相關材料結(jié)合的粒子獲得SERS光譜和其它識別信息，且從而識別所標示的對象或物質(zhì)。如本文中所述，補充的識別信息可與所述標簽或?qū)ο蠼Y(jié)合。本文中公開的粒子的小型、耐用(robust)、無毒和易連結(jié)的性質(zhì)允許其用于標記幾乎任何期望對象。標記的對象可由固體、液體或氣相材料或相的任意組合制成。所述材料可是離散固體物件，例如容器，藥丸或首飾件，或連續(xù)或粒狀材料，例如涂料、油墨、燃料，或例如紡織品、紙張或塑料的延伸片，在這些情況中粒子通常分布遍及材料?？捎帽疚闹泄_的粒子標記或粒子可引入其中的特定材料或?qū)ο蟮膶嵗ǖ幌抻凇ぐb，包括粘合劑、紙張、塑料、標簽和封條 農(nóng)用化學品、種子和作物·藝術(shù)品·計算機芯片·化妝品和香水·光盤(⑶)、數(shù)字視頻光盤(DVD)和錄像帶·文件、貨幣和其它紙制品(例如，標簽，護照，股票憑證)·油墨、涂料、清漆、天然漆(lacquer)、外涂層、上涂層和染料·電子裝置·爆炸物和武器·食品和飲料、煙草·紡織品、服裝、鞋類、設計師產(chǎn)品、服裝標簽·聚合物·昆蟲、鳥類、爬行動物和哺乳動物·粉末·奢侈品·其它防偽物質(zhì)或材料，例如全息圖、光學可變裝置、色移油墨、線紋(thread)和光學活性粒子 危險廢棄物·電影道具和紀念品、體育紀念品和服裝
·制造零件、汽車零件、飛機零件、卡車零件·石油、燃料、潤滑油、汽油、原油、柴油燃料、燃料添加劑包(additive package)、原油·醫(yī)藥品、處方藥、非處方藥品和疫苗本文中公開的粒子可以維持其結(jié)合的任何方式與材料結(jié)合，至少直到粒子被讀取。取決于將要標記的材料，粒子可在生產(chǎn)期間引入成品中或與成品結(jié)合。因為粒子很小，其不太可能對工藝或成品具有有害影響。粒子可經(jīng)由本身不妨礙粒子功能的任何化學或物理手段與材料結(jié)合或連接(attach)到材料。例如，粒子可與基于液體的物質(zhì)混合且分布遍布基于液體的物質(zhì)，所述基于液體的物質(zhì)例如為涂料、油或油墨，且接著施加到表面。它們可纏繞在紡織品、紙張或其它纖維或紡織品的纖維中，或捕集在多層標簽的層間。粒子可在 聚合或漿化材料的生產(chǎn)期間引入，并且在材料聚合或干燥期間連結(jié)。此外，粒子表面可用任何期望特性的官能團進行化學衍生，以共價或非共價連結(jié)到材料。當將粒子施加到成品時，其可例如通過移液管手動施加，或由移液管、噴嘴等自動施加。可在適當溶劑(例如，乙醇)的溶液中施加粒子，接著將溶劑蒸發(fā)。本文中公開的粒子具有有利于標記、跟蹤和識別應用的許多固有性質(zhì)。其提供大量可能碼(possible code)。例如,如果粒子面板(panel)構(gòu)造有20個可區(qū)分的拉曼光譜，且一個對象用兩種(個)粒子標記，那么具有20*19/2=190個不同碼。如果每個對象的粒子數(shù)增加到5種(個)，那么具有15，504個可能碼。每個對象十種(個)粒子產(chǎn)生I. IxlO6個不同碼。更精密單色器將可區(qū)分的光譜數(shù)增加到例如50個，大大增加了可能碼數(shù)?；蛘?，可使用不同量的粒子以產(chǎn)生指數(shù)增加的可能碼數(shù)。例如，只用四個不同粒子類型(N=4)，存在于三個不同強度水平(例如，高，中，低)(L=3 )，一次選擇三個(P=3 )，可產(chǎn)生58個不同碼。在N=10、P=3、L=I的情況下，碼數(shù)是175。在N=50、P=5、L=4的情況下，可能有超過十億個碼。在一些實施方案中，粒子可以油墨或其它記號材料施加到文件或其它項目。油墨包括但不限于苯胺油墨、平版油墨、絲網(wǎng)印刷油墨、凹印油墨、滲色油墨、硬幣反應性油墨、可擦油墨、筆反應性油墨、熱反應性墨油墨、可見紅外線油墨、光學變色油墨和透印油墨、光致變色油墨、溶劑/化學反應性油墨、熱致變色油墨和水性褪色油墨。粒子也可以應用于電子照相和噴墨打印機和其它系統(tǒng)中，包括平版印刷、凸版印刷、凹版印刷、凹版照相、靜電復印、攝影、絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)；用于將離散數(shù)量的標記材料成像沉積在基底表面上的系統(tǒng)，例如涂料、化學和膜沉積系統(tǒng)；和用于將著色劑材料整合在纖維基底的暴露表面中的系統(tǒng)，例如紡織品印花系統(tǒng)。應注意，針對特定項目或文件，可包括附加安全特征或附加安全特征與所公開的標簽一起利用。一個這種附加安全特征可為獨立安全油墨，例如滲色油墨、硬幣反應性油墨、可擦油墨、筆反應性油墨、熱反應性墨油墨、可見紅外線油墨、光學變色油墨和透印油墨、光致變色油墨、溶劑/化學反應性油墨、熱致變色油墨，或水性褪色油墨。標簽可作為油墨的一部分施加，或在單獨步驟中施加。除所公開的針對文件或項目記號的標簽之外，可利用的其它不基于油墨的安全特征包括使用升序序列號(水平和/或豎直格式)、條形碼和數(shù)字、有色纖維、嵌入式安全線紋，正面-背面光學對準設計(透明對準器)、箔印、全息圖、隱藏印記、微印刷、光學可變裝置(0VD)、防偽圓點(Planchette)、凸起記號、分段安全線紋和水印。所公開的粒子可通過涂布圖像而施加，包括但不限于用本領域中已知的用調(diào)色劑或油墨組合物制造的全息圖像，如用外涂布清漆或淀粉外涂布。在文件具有其它安全特征的情況中，例如包括聚合物線紋或金屬箔的那些，粒子可施加到附加特征，例如所述線紋或箔?？煽紤]使單個標簽表示可根據(jù)本文中所述的方法而改變的數(shù)據(jù)比特。因此，本文中公開的可區(qū)分的粒子組可施加以組成“字母”，以及組合為可選擇性地變化或可隨時間變化的單詞或編碼信息。本文中公開的粒子可使用傳統(tǒng)光譜儀識別，例如拉曼光譜儀。實際上，使用SERS粒子的一個優(yōu)點是可用于拉曼光譜的激發(fā)源和探測儀器的多樣性。可使用不同大小和構(gòu)造的可見光或近-IR激光以產(chǎn)生拉曼光譜。常用的是便攜式、手持和公文包大小的儀器。同時，具有更大光譜解析能力的更精密單色器允許可用于給定光譜區(qū)域內(nèi)的專門標簽劑的數(shù)量增加。例如，區(qū)分最大差異僅為3cm—1的兩個拉曼峰的能力是常見的。 通常，如果提供適當波導(例如，光纖)以將光傳輸?shù)綄ο笄覐膶ο髠鬏敼?，那么激發(fā)源和探測器可以實體遠離正在校驗的對象。這允許所公開的粒子用在難以放置傳統(tǒng)光源或探測器的位置中。拉曼散射和基于激光的單色激發(fā)的性質(zhì)使得不需要將激發(fā)源置于最接近拉曼活性物質(zhì)。此外，本文中所公開的粒子適合與所有已知形式的拉曼光譜儀一起使用，包括一些較新的儀器包括空間偏移拉曼、拉曼吸收光譜儀、用于測量拉曼光學活動的儀器
坐坐寸寸ο所公開的粒子的另一個特性是其光譜的測量不需要嚴格局限于“視線”探測，如使用例如熒光標簽。因此，可在不將粒子從標記對象上移除的情況下獲取其光譜，前提是材料對激發(fā)波長和拉曼光子兩者是部分透明的。例如，水具有可忽略的拉曼活性，且不吸收可見輻射，使本文中所公開的粒子可在水中被探測到。當粒子嵌入例如透明塑料、紙張或某些油墨中時也可以被探測到。所公開的粒子也允許定量校驗，因為信號強度是分析物分子數(shù)量的近似線性函數(shù)。對于標準化的粒子(分析物均勻分布)，所測量到的信號強度反映了粒子數(shù)量或密度。如果粒子按已知濃度添加，那么所測量到的信號強度可用于探測液體或粒狀材料的不期望的稀釋。在另一個實施方案中，用能夠測量非彈性散射光且確定SERS粒子的身份的儀器且通過延伸(extension)標記項目而探測標記項目中的SERS粒子。在一個實施方案中，所述儀器需要照亮所述標記項目的激發(fā)源。收集來自SERS粒子的非彈性散射光。分析散射光的光譜，且確定粒子的特性(identity)，且因此確定項目。讀取器可為拉曼光譜儀。收集并且分析拉曼光譜的儀器(讀取器)可以小到I立方毫米和大到1000立方米。用于激發(fā)粒子的光源可為來自以固體狀態(tài)、氣體或液體運行的激光的單色光。激光可以是連續(xù)或脈沖的。連續(xù)激光可具有從01.毫微微瓦到最高I兆瓦的功率。脈沖激光可具有近似的總功率，脈沖短到小于I毫微微秒，且脈沖重復率高達I太赫?；蛘?，可使用多個光源。在一個實施方案中，使用多個單獨激發(fā)波長以確定存在或不存在如上文所述的波長選擇性粒子，或使用一個激發(fā)波長以覆蓋拉曼位移窗的某一部分(例如，lOOcnT1至1800cm^),以及第二個激發(fā)波長覆蓋另一個部分(例如，180Icm^1至3600(31^1)而補償在某些光譜區(qū)域中具有較低光電子轉(zhuǎn)化效率的探測器。
除激光之外，光可來自電致發(fā)光材料，例如發(fā)光二極管。或者，激發(fā)光可來自白熾光源或熒光光源。在所有實施方案中，激發(fā)波長范圍可以從IOOnm到100微米。激發(fā)光可用離散濾波器或空間分散元件空間過濾。在一個實施方案中，單色光光譜寬度小于O. 5nm。在其它實施方案中，光譜寬度是從O. Olnm的帶寬到IOOnm的帶寬。激發(fā)和收集的光可在用透鏡、鏡面、光管、光柵、波導、光纖或任何其它組元的解調(diào)之下引導到項目以及引導自項目。所有光學和機械元件可(但不必需)整合為單個平臺。 在一個實施方案中，激發(fā)源和收集系統(tǒng)用光管或光纖連接到樣品輸送光學器件。在其它實施方案中，離散光學元件連接激發(fā)源和探測元件。這些離散光學器件包括透鏡、鏡面或其它波導。在其它實施方案中，激發(fā)源、收集光譜儀或所有項目使用微制造技術(shù)而制造，例如LIGA、模制、蝕亥lJ、MEMS、NEMS、平版印刷、光刻或其它單片方法。來自激發(fā)源的照射點直徑上可大于100微米。在其它實施方案中，照射點可小到100平方納米，且大到I平方米。在一個實施方案中，收集的光由光譜儀分析。光譜儀使用光柵將所收集的光分散到區(qū)域陣列探測器上，優(yōu)選地是電荷耦合裝置(CXD)。所述C⑶將光譜分段(bin)，每段對應于給定波長范圍。所使用的段數(shù)量范圍可從I段到好幾千段。在一個實施方案中，段的數(shù)量大于20個。光譜儀光學器件通常具有特定光譜分辨率。例如，分辨率可為小于IOnm或介于Inm至4nm之間。在其它實施方案中，分辨率是從O. Olnm至5000nm。所選分辨率可為
O.OlcnT1 至 40000CHT1，以波數(shù)表達。在一個實施方案中，光學地將光分段的方法使用用棱鏡、光柵或任何空間分散兀件的光分散的任何形式。在其它實施方案中，使用數(shù)字微鏡陣列以空間分散光。使用其它可調(diào)節(jié)光譜濾波器，包括聲光可調(diào)節(jié)濾波器、電光可調(diào)節(jié)濾波器、液晶可調(diào)節(jié)濾波器。也可以使用任何形式的掃描光譜分析法，例如傅里葉變換關聯(lián)能譜法。在另一個實施方案中，可使用單個探測元件或探測元件陣列。用離散光學濾波器或用其它上文提及的光譜濾波方法分析光譜。在一個實施方案中，探測器元件是由硅、InGA或任何其它半導體制成的CCD或光電二極管陣列。最近，已描述由有機材料(例如，導電聚合物)和由基于碳的組合物制成的探測器。在其它實施方案中，探測元件是將電磁能(即，光子)轉(zhuǎn)化為電子或其它電能或熱能或聲能的任何元件。轉(zhuǎn)化的電能由電路分析。如果需要，電路通常將來自探測器的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，所述數(shù)字信號存儲在計算機中或由計算機分析。所述數(shù)字信號可被分析以確定標簽的存在。所述數(shù)字信號可以是離散信號水平，或?qū)诠庾V的信號水平流。在其它實施方案中，電路可使用模擬邏輯元件以確定標簽的信號水平，以及項目是否被標記。在一個實施方案中，所獲取的光譜由計算機分析，以在考慮對光譜有貢獻的其它材料(即，其它油墨、材料污染物等等)的存在之后確定SERS粒子的存在。例如，用市售拉曼光譜儀的SERS粒子，例如Delta Nu報道體。拉曼光譜儀可由電話或其它個人數(shù)字助理中的小型計算機控制。所述小型計算機可與拉曼光譜儀通過無線連接通信，藍牙或wi-fi或是其它無線協(xié)議。在這個實施方案中，小型計算機可從拉曼光譜儀接收獲取的光譜，分析光譜并且識別項目。在另一個實施方案中，讀取器系統(tǒng)是另一個機器的一部分。讀取器使用來自機器的信號，以都實時開始探測標簽并且執(zhí)行分類。機器含有中央處理器，其識別標記的項目，并且針對所述項目判定其是否真實，和或所述標簽是否正確。所述機器可以是用于處理、發(fā)行、整理、計算、篩選、跟蹤、或驗證鈔票或貨幣，或用于任何其它行業(yè)安全應用的機器，且其中所標記的項目可以是藥丸、子彈、衣物、機械零件、軟件、食品、飲料或施加SERS粒子的任何其它項目。在其它實施方案中，所述機器是貨幣或郵票或文檔印刷機或噴墨打印機或數(shù)碼打印機或任何其它類型的印刷儀器，其中讀取器用于過程監(jiān)控。在其它實施方案中，所述機器是作為最終步驟檢驗標簽劑的最終包裝或貼標線的一部分。除拉曼光譜分析之外，儀器或讀取器可執(zhí)行其它功能。例如，所述儀器可測量彈性和非彈性光散射?；蛘?，所述儀器可獲取項目的光學圖像以及光譜信號。同樣，所述儀器可測量一個光譜窗中的熒光光譜和另一個光譜窗中的拉曼光譜?！?br> 可分析光譜的光譜峰值、寬度、高度和位置、峰數(shù)、峰值比率或其組合?？赏ㄟ^任何數(shù)量的數(shù)學方法分析光譜，包括但不限于小波分析、主成分分析、線性和非線性回歸或其組合。此外，可使用傅里葉變換、拉普拉斯變換、希爾德布蘭德變換、阿達瑪變換或任何其它數(shù)學方法，即，第一到更高階導數(shù)，第一或高階積分或任何其它分析，以操縱光譜信息。上文的所有方法可用于消除任何干擾或多余或非所需信號，包括但不限于(a)標準干擾，包括但不限于日光、雜質(zhì)、紙張、油墨、線紋、纖維、金屬、液體、固體、溶劑、水分，(b)與使用相關的信號，包括來自污物、污潰(如咖啡、啤酒、皮膚組織液)、灰塵、木炭、微量藥物(如可卡因)的信號，(C)干擾光學信號，包括但不限于熒光、發(fā)光、吸收、散射、磷光和化學發(fā)光。在一個實施方案中，波長選擇性SERS粒子單獨使用，或組合使用以制造碼。標簽和其組合在可與產(chǎn)品、批號或其它屬性相關的數(shù)據(jù)庫中組織。已知標簽光譜的庫可用于尋找所需標簽光譜。庫可包括所有其它化合物、偽裝物或任何其它預期材料。背景和其它組份可使用相同方法分離。背景和其它污染物可通過使用多項式或其它數(shù)學函數(shù)、滾環(huán)減法和光譜濾波而綜合建模。數(shù)據(jù)庫信息可存儲在探測裝置上，或存儲在遠程計算機上。遠程計算機可以是蜂窩式電話或鏈接到單個或多個儀器的其它移動裝置的一部分。遠程計算機可以是與一系列儀器(從I個到2百萬個)通過英特網(wǎng)連接或其它通信協(xié)議通信的個人計算機、筆記本電腦或中央計算云。所述儀器和計算機可通過無線網(wǎng)絡鏈接。SERS粒子的多個屬性可用于確定所標記的項目的身份。這些屬性包括材料量和光譜質(zhì)量、材料相對于另一種材料的量，光譜相對于其它光譜的質(zhì)量?？墒褂媒y(tǒng)計方法，例如貝葉斯(Bayesian)方法執(zhí)行SERS粒子的碼或組合的分類。這些方法可用于分配樣品含有所述碼的概率。在其它方法中，針對一個屬性設置一個閾值。雖然上文提及的實施例是針對SERS標簽中的波長選擇性，但是本領域技術(shù)人員可了解，波長選擇性特征的摻入可內(nèi)置到專用于其它光學探測方法的粒子中，包括但不限于熒光、發(fā)光、磷光、彈性(瑞利)光散射、上變頻、下變頻和多光子過程。除非另外指示，否則用于本說明書和權(quán)利要求中的表示成分數(shù)量、尺寸反應條件等等的所有數(shù)字將被理解為在一切情況下由術(shù)語“約”修飾。
在本申請案和權(quán)利要求中，單數(shù)的使用包括復數(shù)，除非另外明確規(guī)定。此外，“或”的使用意味著“和/或”，除非另外規(guī)定。此外，術(shù)語“包括(including)”以及其它形式的使用，例如“包括(includes)”和“包括(included)”不是限制性的。另外，例如“元件”或“組元”的術(shù)語涵蓋包括一個單元的元件和組元，以及包括多個單元的元件和組元，除非另外明確規(guī)定。本公開內(nèi)容的各種實施方案也包括權(quán)利要求中敘述的各種元件的置換，就如每個附屬權(quán)利要求是并入每個前述附屬權(quán)利要求以及獨立權(quán)利要求的限制的多個附屬權(quán)利要求。這些變化明確屬于本公開內(nèi)容的范疇。雖然已參考許多實施例特別示出和描述了實施方案，但是本領域技術(shù)人員應了解，可對本文中公開的各種實施例的形式和細節(jié)作出改變而不脫離本發(fā)明的精神和范疇，且本文中公開的各種實施方案并不意欲作為權(quán)利要求的范疇的限制。本文中引述的所有參考全部以引用的方式并入。已為了例證和描述的目的而提供描述，但其并不意欲是詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制成 所公開的形式。本發(fā)明的范疇僅受以下權(quán)利要求的范疇限制。本領域普通技術(shù)人員了解許多修改和變動。選擇和描述圖中描述和示出的實施方案以最好地說明本發(fā)明的原理、實踐應用，且使本領域其他普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實施方案的各種適合于預期的特定用途的修改。
權(quán)利要求
1.一種波長選擇性SERS納米標簽，其包括 SERS增強核； 與所述核結(jié)合的SERS活性報道分子； 包封所述核與報道體結(jié)合體的包封劑；和 與所述包封劑結(jié)合的阻斷材料，其完全或部分阻斷在所選波長下的光能通至所述報道分子，或者完全或部分阻斷在所選波長下從所述報道分子的光能輻射。
2.權(quán)利要求I所述的波長選擇性SERS納米標簽，其中所述阻斷材料包括與所述包封劑結(jié)合的納米棒。
3.權(quán)利要求2所述的波長選擇性SERS納米標簽，其中所述納米棒是Au納米棒。
4.權(quán)利要求2所述的波長選擇性SERS納米標簽，其中所述納米棒與所述包封劑靜電結(jié)八口 ο
5.權(quán)利要求4所述的波長選擇性SERS納米標簽，其還包括與所述納米棒結(jié)合的帶電聚合物；和 與所述SERS納米標簽結(jié)合的帶相反電荷的聚合物。
6.權(quán)利要求I所述的波長選擇性SERS納米標簽，其中所述阻斷材料是染料。
7.權(quán)利要求6所述的波長選擇性SERS納米標簽，其中所述包封劑包括介孔表面。
8.權(quán)利要求6所述的波長選擇性SERS納米標簽，其中所述阻斷材料是熒光染料。
9.一種波長選擇性SERS納米標簽，其包括 SERS增強核； 與所述核結(jié)合的SERS活性報道分子； 包封所述核與報道體結(jié)合體的包封劑；和 與所述包封劑結(jié)合的遮蔽材料，其完全或部分遮蔽在所選波長下從所述報道分子輻射的光能。
10.一種制造波長選擇性SERS納米標簽的方法，其包括 提供SERS增強核； 將SERS活性報道分子與所述核結(jié)合； 用包封劑包封所述核與報道體結(jié)合體；和 將阻斷材料與所述包封劑結(jié)合，所述阻斷材料完全或部分阻斷在所選波長下的光能通至所述報道分子，或者完全或部分阻斷在所選波長下從所述報道分子輻射的光能的通過。
11.一種制造波長選擇性SERS納米標簽的方法，其包括 提供SERS增強核； 將SERS活性報道分子與所述核結(jié)合； 用包封劑包封所述核和報道體結(jié)合體；和 將遮蔽材料與所述包封劑結(jié)合，所述遮蔽材料完全或部分遮蔽在所選波長下從所述報道分子輻射的光能。
全文摘要
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(fā)或解調(diào)的粒子，其中與所述粒子結(jié)合的報道分子通常會產(chǎn)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。
文檔編號G01J3/44GK102906552SQ201180025384
公開日2013年1月30日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者M.J.納塔恩, R.G.弗里曼, W.E.多林, M.E.皮奧蒂 申請人:卡伯特安保材料股份有限公司