本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)將分析物富集到金屬納米錐陣列的尖端上提高分析物解吸電離效率的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜分析方法。

背景技術(shù)：

表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜在檢測(cè)過(guò)程中不需要加入有機(jī)基質(zhì)，因此在低分子量區(qū)沒(méi)有雜質(zhì)干擾，很適合于測(cè)試小分子。對(duì)于表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜而言，基底的性能決定了對(duì)待測(cè)物的解析電離效率，因此設(shè)計(jì)一個(gè)能夠?qū)す饽芰扛咝蘸屠玫幕资鞘种匾?。在表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜領(lǐng)域當(dāng)中，所用到的基底大致可以分為基于碳材料(富勒烯、碳納米管、石墨烯及氧化石墨烯)的基底，基于納米雜化多孔材料的基底，基于硅材料(硅納米孔、硅納米纖維、硅納米粒子)的基底，和基于其他納米材料(包括金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、無(wú)機(jī)鹽納米粒子及量子點(diǎn)等)的基底。由于硅材料具有獨(dú)特的光學(xué)/電學(xué)/機(jī)械性能、可修整性、以及半導(dǎo)體工業(yè)中良好的相容性，因此越來(lái)越多地被人們用于激光解吸電離質(zhì)譜的基底。

設(shè)計(jì)制備基底時(shí)，表面輔助激光解吸電離機(jī)制是重要的理論依據(jù)。熱驅(qū)動(dòng)機(jī)制在表面輔助激光解吸電離機(jī)制中起著主導(dǎo)作用，其主要內(nèi)容可以描述如下：基底吸收激光能量轉(zhuǎn)移給待測(cè)物分子促進(jìn)其從基底表面(1)解吸和(2)電離。由此可知，基底的吸光率是影響解吸電離效率的重要因素，因此很多工作致力于制備具有高的吸光率的納米結(jié)構(gòu)作為表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜的基底。例如我們課題組曾經(jīng)通過(guò)調(diào)節(jié)硅納米錐陣列的高度和周期來(lái)調(diào)節(jié)其吸光率進(jìn)而提高分析物的解吸電離效率(J.Am.Soc.Mass Spectr.2013,24(1):66～73.)。然而，設(shè)計(jì)基底時(shí)只考慮到基底對(duì)激光能量的吸收，沒(méi)有考慮能量散失部位和分子分布位置的問(wèn)題。有一些課題組也曾致力于解決激光能量利用率低的問(wèn)題。例如，Vertes等人制備了硅納米線作為基底(J.Phys.Chem.B 2006,110(27)：13381～13386.)，由于納米線的直徑很小，熱傳導(dǎo)會(huì)被限制，只能沿著軸線的方向傳導(dǎo)。這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，熱量散失情況被明顯改善，在一定程度上提高了能量的利用效率。但是，由于分析物分子的隨機(jī)分布，激光能量的利用效率仍有待于進(jìn)一步提高。

因此，目前基于硅材料設(shè)計(jì)的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜基底，存在能量利用效率不高的問(wèn)題，因此不利于提高待測(cè)物分子解吸電離效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種用全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列作為表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜測(cè)試的基底，提高光能吸收和利用率，從而提高分析物分子的解吸電離效率。硅納米錐具有沿尖端方向直徑逐漸減小的表面形貌，可以看作空氣和基底材料之間的折射系數(shù)遞變層，能夠提高基底的吸光率。覆蓋金膜保證了表面等離子體基元的形成，使光子能量限制在尖端附近，形成光子庫(kù)。而在金膜表面修飾全氟硫醇使水滴在這個(gè)基底表面有大的接觸角和小的滾動(dòng)角，也就是被滴加的分析物分子在基底上會(huì)有低的摩擦阻力，可以使分析物分子被優(yōu)先濃縮到尖端上?？傊?，以此基底輔助激光解吸電離待測(cè)物分子，能夠在保證吸光率的同時(shí)，提高能量的利用率，從而提高分子的解吸電離效率。

本發(fā)明所述的是一種通過(guò)將分析物富集到金屬納米錐陣列的尖端上提高分析物解吸電離效率的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜分析方法，其步驟如下：

(1)在提球硅片基底上組裝聚苯乙烯微球；

(2)以聚苯乙烯微球作為掩膜用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，對(duì)提球硅片基底進(jìn)行刻蝕；

(3)用有機(jī)溶劑除去提球硅片基底上剩余的聚苯乙烯微球，得到有序硅納米錐陣列；

(4)在制備的有序硅納米錐陣列上沉積金膜，得到金膜覆蓋的有序硅納米錐陣列；

(5)用全氟硫醇分子修飾金膜覆蓋的有序硅納米錐陣列，得到超疏水性的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜測(cè)試基底；

(6)滴加分析物溶液到超疏水性的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜測(cè)試基底表面；

(7)晾干步驟(6)中制備的樣品，進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè)。

上述方法中，步驟(1)所述的在提球硅基底上組裝聚苯乙烯微球，包括如下幾個(gè)步驟：

①清洗硅片：將多片硅片依次用丙酮、氯仿、乙醇和去離子水在40～100W下超聲清洗3～10min，再用NH₃·H₂O(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％～30％的水溶液)：H₂O₂(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10～50％的水溶液)：H₂O體積比為1～3：1～3：5～7的混合溶液在80～100℃下加熱清洗50～70min，最后用去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈?，分別得到提球硅片和排球硅片；

②配制聚苯乙烯微球(直徑為100～4000nm)的乙醇和去離子水的混合溶液：將直徑100～4000nm的聚苯乙烯微球粉末0.1～1g加入到1～20mL、體積比1：1的去離子水和乙醇的混合溶液中，超聲1～6h，使其混勻；

③聚苯乙烯微球單層膜的組裝及轉(zhuǎn)移：在干凈表面皿中加入去離子水，并加入20～100μL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～2％的表面活性劑十二烷基硫酸鈉水溶液；然后用微量進(jìn)樣器將步驟①得到的聚苯乙烯微球的乙醇和去離子水混合溶液緩慢滴加到排球硅片上，并沿著排球硅片滑入表面皿的去離子水中，使其形成六方緊密堆積的聚苯乙烯微球單層膜，再加入5～25μL上述十二烷基硫酸鈉水溶液使單層膜穩(wěn)定；然后用提球硅片基底將聚苯乙烯微球提起，并傾斜放置直至水分完全揮發(fā)；

步驟(2)所述的以聚苯乙烯微球作為掩膜用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕硅，具體步驟如下：

將提球硅片基底在5×10^-5～8×10^-5Pa真空度下進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕的參數(shù)為：O₂流量為10～30sccm，SF₆流量為20～50sccm，CHF₃流量為10～60sccm，腔體壓力為10～50mtorr，射頻功率為10～200W，電感耦合等離子體功率為50～150W，刻蝕時(shí)間為10～25min；

步驟(3)所述的用有機(jī)溶劑除去剩余的聚苯乙烯微球，得到有序硅納米錐陣列，包括如下步驟：

將步驟(2)刻蝕完的提球硅片基底依次放在丙酮、氯仿、乙醇和去離子水中以40～100W功率超聲清洗3～10min，將剩余的聚苯乙烯微球除掉，從而得到有序硅納米錐陣列,硅納米錐的底面直徑為100～4000nm，尖端直徑為10～100nm，高度為400～3000nm。

步驟(4)所述的在制備得到的有序硅納米錐陣列上蒸鍍金膜，得到金膜覆蓋的有序硅納米錐陣列，具體步驟如下：

①羥基化處理：將步驟(3)得到的有序硅納米錐陣列放在NH₃·H₂O：H₂O₂：H₂O體積比為1～3：1～3：5～7的混合溶液在80～100℃下加熱清洗50～70min，最后用去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈桑?/p>

②蒸鍍金膜：將羥基化處理的有序硅納米錐陣列放在真空鍍膜系統(tǒng)中進(jìn)行物理氣相沉積，參數(shù)為：真空度是3×10^-4～5×10^-4Pa，蒸鍍速度是2nm/min～10nm/min,沉積厚度為20nm～100nm；

步驟(5)所述的金膜覆蓋的有序硅納米錐陣列修飾全氟硫醇，得到超疏水的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜測(cè)試基底，具體步驟如下：

全氟硫醇修飾：將金膜覆蓋的有序硅納米錐陣列放在玻璃培養(yǎng)皿中，加入20～100mL無(wú)水乙醇溶液，再滴加2～10μL全氟硫醇到玻璃培養(yǎng)皿中，室溫下放置5～60min，取出后用無(wú)水乙醇沖洗，氮?dú)獯蹈伞?/p>

步驟(6)所述的滴加分析物溶液到超疏水的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜測(cè)試基底表面，具體步驟如下：

用移液槍吸取0.5～10μL的分析物(聚乙二醇、羅丹明6G或血管緊張素Ⅲ)水溶液滴加到超疏水的表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜測(cè)試基底上。

步驟(7)所述的晾干步驟(6)中制備的樣品，進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè)，具體步驟如下：

在空氣中晾干步驟(6)制得的樣品，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)100～1000次激光照射后累加得到的。

總之，這種全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)提高基底的吸光率。由于錐結(jié)構(gòu)獨(dú)特的形貌，使得空氣和基底物質(zhì)之間的折射率系數(shù)呈現(xiàn)緩慢的遞變，提高基底的吸光率；(2)聚集能量。將沉積金膜在硅納米錐陣列上，產(chǎn)生表面等離子體基元的傳導(dǎo)，使得光子能量聚集在尖端位置，形成光子庫(kù)；(3)多尖端。激光斑點(diǎn)覆蓋下有足夠多的尖端聚集光子，能夠提高光能的利用率；(4)濃縮富集作用。全氟硫醇修飾在金膜覆蓋的硅納米錐陣列表面使水滴在基底上有大的接觸角和小的滾動(dòng)角，即水滴在基底上的摩擦力很小，使水溶液中的分析物分子濃縮在尖端上，從而更有效地利用激光能量。因此用這種全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列檢測(cè)分析物分子時(shí)，激光能量能夠被充分地吸收利用，因此提高分析物的解析電離效率。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明所述的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的構(gòu)筑示意圖；

圖2：本發(fā)明所述的全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的應(yīng)用示意圖；

圖3：硅納米錐陣列的SEM圖片。圖a是硅納米錐陣列的平面SEM圖片；圖b是硅納米錐陣列傾斜90°的SEM圖片；插圖的標(biāo)尺是200nm；

圖4：全氟硫醇修飾前和修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的SEM圖片。圖a是金膜覆蓋的硅納米錐陣列的平面SEM圖片，圖a中的插圖是金膜覆蓋的硅納米錐的SEM放大圖片；b是金膜覆蓋的硅納米錐陣列的傾斜90°SEM圖片；圖c是全氟硫醇修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的平面SEM圖片,圖c中的插圖是全氟硫醇修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的SEM放大圖片；圖d是全氟硫醇修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的傾斜90°SEM圖片；圖a和圖c插圖的標(biāo)尺是200nm；

圖5：全氟硫醇修飾前和修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的水的接觸角圖片。圖a是金膜覆蓋的硅納米錐陣列的水的接觸角圖片；圖b是全氟硫醇修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的水的接觸角圖片；

圖6：2μL水在全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上隨時(shí)間滾動(dòng)的狀態(tài)圖片；

圖7：硅納米錐陣列，金膜覆蓋的硅納米錐陣列，以及全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的反射光譜圖片。曲線①是硅納米錐陣列的反射光譜圖片，曲線②是金膜覆蓋的硅納米錐陣列的反射光譜圖片，曲線③是全氟硫醇修飾的硅納米錐陣列的反射光譜圖片；

圖8：金膜覆蓋的硅納米錐陣列的時(shí)域有限差分方法理論模擬得到的電磁場(chǎng)分析圖片。圖a是金膜覆蓋的硅納米錐陣列的xz平面的電磁場(chǎng)分布圖片；圖b是金膜覆蓋的硅納米錐陣列的xy平面的電磁場(chǎng)分布圖片；圖a和圖b中的標(biāo)尺是200nm；

圖9：聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后的SEM圖片。圖a是10pmol/μL的聚乙二醇分子在基底干燥后，全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的傾斜90°SEM圖片；圖b是10pmol/μL的聚乙二醇分子在基底干燥后，全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的傾斜90°的SEM放大圖片；圖c是100pmol/μL的聚乙二醇分子在基底干燥后，全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的傾斜90°的SEM放大圖片；圖d是1pmol/μL的聚乙二醇分子在基底干燥后，全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的傾斜90°的SEM放大圖片；圖a中的標(biāo)尺是1μm,圖b,c,d的標(biāo)尺是500nm；

圖10：相同體積不同濃度的乙醇和水為溶劑配制的羅丹明6G分子滴加在全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后收集到的光學(xué)圖片。圖a是2.5μL乙醇為溶劑配制的10^-1mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后測(cè)試得到的光學(xué)圖片；圖b是2.5μL水為溶劑配制的6×10^-3mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后測(cè)試得到的光學(xué)圖片；圖中的標(biāo)尺是2mm；

圖11：2.5μL乙醇為溶劑配制的10^-1mol/L羅丹明6G分子和2.5μL水為溶劑配制的6×10^-3mol/L羅丹明6G分子滴加在全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后收集到的質(zhì)譜成像圖片及質(zhì)譜圖片。圖a是2.5μL乙醇為溶劑配制的10^-1mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后測(cè)試得到的質(zhì)譜成像圖片；圖b是2.5μL乙醇為溶劑配制的10^-1mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后測(cè)試得到的質(zhì)譜圖片；圖c是2.5μL水為溶劑配制的6×10^-3mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后測(cè)試得到的質(zhì)譜成像圖片；圖d是2.5μL水為溶劑配制的6×10^-3mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后測(cè)試得到的質(zhì)譜圖片；圖a和圖c中的標(biāo)尺是1mm；

圖12：不同濃度的聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖a是100pmol/μL聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖b是10pmol/μL聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖c是1pmol/μL聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖d是100fmol/μL聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；

圖13：不同濃度的羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖a是100pmol/μL羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖b是10fmol/μL羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖c是100amol/μL羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；

圖14：不同濃度的血管緊張素Ⅲ分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖a是1pmol/μL血管緊張素Ⅲ分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；圖b是100fmol/μL血管緊張素Ⅲ分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片；

如圖1所示，是實(shí)施例1中金膜覆蓋的硅納米錐陣列的構(gòu)筑示意圖。如圖2所示，是實(shí)施例1中全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列應(yīng)用示意圖。各部分名稱為：提球硅片基底1、聚苯乙烯微球2、有序硅納米錐陣列3、覆蓋金膜的有序硅納米錐陣列4、全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的有序硅納米錐陣列5、分析物分子6。

首先將聚苯乙烯微球自組裝到提球硅片上，然后以聚苯乙烯球?yàn)檠谀?，?duì)硅片進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕完畢后，用有機(jī)溶劑將聚苯乙烯球除去，得到有序硅納米錐陣列，然后利用真空氣相沉積技術(shù)對(duì)有序硅納米錐陣列進(jìn)行金膜沉積，最后，用全氟硫醇分子對(duì)金膜覆蓋的硅納米錐陣列進(jìn)行修飾，得到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列。再將檢測(cè)物分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上，晾干，將待測(cè)樣品制備好。

如圖3所示，是實(shí)施例1得到的硅納米錐陣列的SEM圖片。從中可以看出，硅納米錐是六方緊密堆積的，周期為600nm，底面直徑為600nm，尖端直徑為50nm，高度為875nm。

如圖4所示，是實(shí)施例1中得到的全氟硫醇修飾前和修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的SEM圖片。從中可以看出，全氟硫醇分子修飾后并沒(méi)有改變金膜覆蓋的硅納米錐的形貌，保證了表面等離子體基元在金膜表面的傳導(dǎo)。

如圖5所示，是實(shí)施例1中得到的全氟硫醇修飾前和修飾后金膜覆蓋的硅納米錐陣列的水的接觸角圖片。從中看出，金膜覆蓋的硅納米錐陣列的接觸角是132.1°，不具備超疏水的能力，而修飾完全氟硫醇分子后，接觸角達(dá)到了157.9°，具備了超疏水的能力。

如圖6所示，是實(shí)施例2中2μL水在全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上隨時(shí)間滾動(dòng)的狀態(tài)圖片。從中看出，水滴在全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上是8.5°，該基底具有低摩擦的特性，極易滾動(dòng)，有利于檢測(cè)物分子的濃縮。

如圖7所示，是實(shí)施例3中得到的硅納米錐陣列，金膜覆蓋的硅納米錐陣列，以及全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的光譜圖片。從中可以看出，由于硅納米錐獨(dú)特的形貌，尺寸以及適當(dāng)?shù)挠行д凵湎禂?shù)，使得在紫外可見(jiàn)很寬的波段內(nèi)有低的光反射，全氟硫醇修飾前后金膜覆蓋的硅納米錐陣列，在紫外波段還會(huì)有很低的光反射，保證了對(duì)波長(zhǎng)為355nm激光能量的吸收。

如圖8所示，是實(shí)施例4中金膜覆蓋的硅納米錐陣列的時(shí)域有限差分方法理論模擬得到的電磁場(chǎng)分析圖片。從中可以看出，當(dāng)光照射金屬尖端時(shí)，等離子體基元波傳導(dǎo)時(shí)的節(jié)點(diǎn)分布在錐的側(cè)壁上，最終由于電子和正電荷的聚集，在尖端附近產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，因此，光子的能量也就被局域在頂端及其附近的位置。

如圖9所示，是實(shí)施例5，實(shí)施例6和實(shí)施例7中得到的聚乙二醇分子聚集到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列的尖端上的SEM圖片。從中可以看到，無(wú)論是高濃度還是低濃度溶液中的分子，都可以優(yōu)先聚集到尖端附近。

如圖10所示，是實(shí)施例9和實(shí)施例10中相同體積不同濃度乙醇和水為溶劑配制的羅丹明6G分子滴加在全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后收集到的光學(xué)圖片。滴加2.5μL乙醇為溶劑配制的10^-1mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后得到的樣品面積大約是13.06mm²，而滴加2.5μL水為溶劑配制的6×10^-3mol/L羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后得到的樣品面積大約是0.785mm²。所以此時(shí)用兩種溶劑配制的羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥時(shí)，單位面積上的分子數(shù)是相同的。

如圖11所示，是實(shí)施例9和實(shí)施例10中2.5μL乙醇為溶劑配制的10^-1mol/L羅丹明6G分子和2.5μL水為溶劑配制的6×10^-3mol/L羅丹明6G分子滴加在全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上干燥后收集到的質(zhì)譜成像圖片及質(zhì)譜圖片。從質(zhì)譜成像圖中可以看出，兩個(gè)樣品點(diǎn)的質(zhì)譜信號(hào)都非常均勻，有利于準(zhǔn)確比較檢測(cè)物物分子不濃縮在尖端(乙醇做溶劑的分子干燥后)和濃縮在尖端(水做溶劑的分子干燥后)的被解吸電離效率之間的差別。從質(zhì)譜圖片可以看出，當(dāng)分子濃縮在尖端時(shí)的質(zhì)譜信號(hào)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不濃縮在尖端的分子，充分驗(yàn)證了尖端的作用。

如圖12所示，是實(shí)施例5，實(shí)施例6，實(shí)施例7和實(shí)施例8中不同濃度的聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片。從中可以看出，當(dāng)聚乙二醇分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上時(shí)，可以對(duì)它有很好的解吸電離效率，甚至檢測(cè)100fmol/μL的聚乙二醇分子時(shí)，依然會(huì)有很好的信號(hào)。

如圖13所示，是實(shí)施例11，實(shí)施例12和實(shí)施例13中不同濃度的羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片。從中可以看出，當(dāng)羅丹明6G分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上時(shí)，可以對(duì)它有很好的解吸電離效率，甚至檢測(cè)1pmol/μL的羅丹明6G分子時(shí)，檢測(cè)信號(hào)的信噪比可以達(dá)到3977.6，對(duì)羅丹明分子的檢測(cè)級(jí)別可以到amol級(jí)別。

如圖14所示，是實(shí)施例14和實(shí)施例15中不同濃度的血管緊張素Ⅲ分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上收集到的質(zhì)譜圖片。從中可以看出，當(dāng)血管緊張素Ⅲ分子滴加到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列上時(shí)，可以對(duì)它有很好的解吸電離效率，也充分表明了全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列作為表面輔助激光解吸電離基底有著高的解吸電離效率的普適性，適用于各種類型的不同分子。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡明本發(fā)明方法及應(yīng)用，而不是要用這些實(shí)施例來(lái)限制本發(fā)明。本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列作為基底，使得檢測(cè)物分子濃縮在光子聚集的金屬膜覆蓋的多個(gè)尖端上。在表面輔助激光解吸電離光譜測(cè)試中，可以大大提高激光能量的利用率，進(jìn)而提高對(duì)于分析物分子的解析電離效率，大大有利于推進(jìn)質(zhì)譜檢測(cè)的研究。

實(shí)施例1

先將硅片切成10片，其中9片的尺寸是1.5cm×1.5cm，一片的尺寸是4cm×6cm，然后依次用丙酮、氯仿、乙醇、去離子水在70W下各超聲清洗5min。配制NH₃·H₂O(質(zhì)量分?jǐn)?shù)25％的水溶液)：H₂O₂(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％的水溶液)：H₂O＝1：1：5(體積比)的混合溶液，將其加熱至90℃，再將清洗過(guò)的硅片浸入該溶液中煮40min。最后用去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈桑謩e得到提球硅片(1.5cm×1.5cm)和排球硅片(4cm×6cm)。

將直徑為600nm的聚苯乙烯微球粉末0.1g加入到2mL、體積比1：1的去離子水和乙醇的混合溶液中，超聲6h，使其混勻，得到聚苯乙烯微球的乙醇和去離子水混合溶液。在干凈的表面皿中加入去離子水，并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的表面活性劑十二烷基硫酸鈉的水溶液60μL；然后用微量進(jìn)樣器將聚苯乙烯微球的乙醇和去離子水混合溶液緩慢滴加到排球硅片上，并沿著排球硅片滑入水中，使其形成六方緊密堆積的聚苯乙烯微球單層膜，再加入10μL十二烷基硫酸鈉水溶液使單層膜穩(wěn)定；然后用提球硅片基底將聚苯乙烯微球提起，并傾斜放置直至水分完全揮發(fā)。將表面帶有聚苯乙烯微球單層膜的提球硅片在7.29×10^-5Pa真空度下開(kāi)始刻蝕，刻蝕的參數(shù)為：SF₆流量為6sccm，CHF₃流量為25sccm，O₂流量為18sccm，腔體壓力為30mtorr，射頻功率為100W，刻蝕時(shí)間為18min。

將制備的結(jié)構(gòu)硅片浸入甲苯中以洗去剩余的聚苯乙烯微球，再依次用丙酮、氯仿、乙醇、蒸餾水在70W下各超聲5min，得到底面直徑為600nm,頂面尖端直徑為60nm，高度為875nm的有序硅納米錐陣列。

配制NH₃·H₂O：H₂O₂：H₂O＝1：1：5(體積比)的混合溶液，將其加熱至90℃，將清洗過(guò)的硅納米錐陣列浸入該溶液中煮40min最后用去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈伞⒌玫降牧u基化處理的硅納米錐陣列放入真空鍍膜系統(tǒng)中進(jìn)行物理氣相沉積，熱蒸鍍的參數(shù)為：真空度是5×10^-4Pa,蒸鍍速度是10nm/min,沉積厚度為70nm，得到金膜覆蓋的硅納米錐陣列。

往盛有20mL無(wú)水乙醇的玻璃培養(yǎng)皿中滴加20μL全氟硫醇，將金膜覆蓋的硅納米錐陣列放入培養(yǎng)皿中，室溫下放置30min后，取出，用乙醇沖洗，氮?dú)獯蹈?，得到全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列。

實(shí)施例2

分別向?qū)嵤├?不同步驟得到的金膜覆蓋的硅納米錐陣列，全氟硫醇修飾的金覆蓋的硅納米錐陣列滴加2μL水測(cè)試接觸角和滾動(dòng)角。

實(shí)施例3

將實(shí)施例1不同步驟得到的金膜覆蓋的硅納米錐陣列，全氟硫醇修飾的金覆蓋的硅納米錐陣列放入儀器進(jìn)行光譜測(cè)試，該測(cè)試是在上海復(fù)享R1-A-UV系列光譜儀上測(cè)試進(jìn)行的。

實(shí)施例4

對(duì)金膜覆蓋的硅納米錐陣列進(jìn)行時(shí)域有限差分方法理論模擬，其中有限時(shí)域差分模擬是通過(guò)Lumerical FDTD Solutions software計(jì)算得到的，其中金和硅的電介質(zhì)系數(shù)都取自Palik手冊(cè)。

實(shí)施例5

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的100pmol/μL的聚乙二醇溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例6

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的10pmol/μL的聚乙二醇溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例7

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的1pmol/μL的聚乙二醇溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例8

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的100fmol/μL的聚乙二醇溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例9

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加2.5μL的0.1mol/L的羅丹明6G溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例10

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加2.5μL的6×10^-3mol/L的羅丹明6G溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例11

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的1pmol/μL的羅丹明6G溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例12

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的10fmol/μL的羅丹明6G溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例13

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的100amol/μL的羅丹明6G溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例14

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的1pmol/μL的血管緊張素Ⅲ溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。

實(shí)施例15

往全氟硫醇修飾的金膜覆蓋的硅納米錐陣列滴加7μL的100fmol/μL的血管緊張素Ⅲ溶液，將晾干的樣品粘貼到靶板上放入儀器進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)試，該測(cè)試是在Kratos Axima CFRplus spectrometer(Shimadzu Biotech,Manchester,UK)上進(jìn)行的，激光是氮激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為355nm的激光，加速電壓為20kV。每張質(zhì)譜圖都是經(jīng)過(guò)500次激光照射后累加得到的。