[發明專利]層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底及其制備方法

無效

• 申請號: 201210513352.8
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102944545A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 劉桂強;劉正奇;黎磊;陳元浩;黃寬;胡瑩;張向楠;唐發林;龔麗霞
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B81C1/00
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技術領域

本發明涉及一種層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底及其制備方法。

背景技術

????自1927年發現拉曼效應以來，拉曼光譜技術因具有實時、無損、快速檢測的特點，在物理、生物、化學、醫學等領域應用廣泛。但由于拉曼散射效率很低、信號微弱，普通的拉曼光譜技術難以對痕量物質、單分子行為（如構象變化、相互識別、相互作用等）等進行實時監測。1974年，Fleischaman等發現在銀電極粗糙表面上吸附吡啶可以得到增強的拉曼信號，這就是表面增強拉曼散射（Surface-enhanced?Raman?scattering,簡稱為SERS）。由于表面增強拉曼散射可極大地提高分子的拉曼散射截面，因此，基于表面增強拉曼散射建立起來的光譜技術具有超高的靈敏度和分子指紋能力，在痕量分析、單分子檢測、納米材料、化學工業、環境科學、生物醫學以及傳感等方面的研究中得到了廣泛應用。

表面增強拉曼散射主要依賴于基底的結構特征，如組成、幾何、大小和形狀等。理論研究表明，由于局域表面等離子體的激發，在金屬納米顆粒的尖端、連接點或空隙中以及粗糙的金屬表面會出現強的電磁場（即熱點），吸附在這些位置的分子的拉曼信號將得到8-10個數量級的增強。因此，近年來，研究人員在制備表面具有一定粗糙度的表面增強拉曼散射基底上進行了大量的研究，發展了許多表面增強拉曼散射基底的制備方法。到目前為止，出現了許多基于不同金屬（金、銀、銅和少量堿金屬如鈉、鉀和鋰等）的表面增強拉曼散射基底，如粗糙電極表面、納米顆粒聚合物（包含納米球、花、多面體、樹突和新月體等）、納米顆粒陣列、納米金屬薄膜等表面增強拉曼散射基底。然而，制備工藝復雜、成本高、制備面積小、靈敏度低、均一性差等缺點限制了表面增強拉曼散射基底在痕量物質、單分子檢測等領域的應用。如專利CN101566571中報道的在聚苯胺薄膜組裝金納米粒子后控制還原銀離子得到相應的連續三維納米結構銀表面增強拉曼散射光譜基底，克服了信號均一性差的問題，提高了靈敏度，但在一定程度上仍存在制備工藝復雜、成本高等問題。如電子束刻蝕技術制備的表面增強拉曼散射基底，能夠在納米刻度控制每個顆粒的形狀和位置，制備均勻的表面增強拉曼散射基底，但制得的顆粒間隙在20納米以上導致靈敏度低，耗時且價格昂貴。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底及其制備方法，解決現有技術制備的表面增強拉曼散射基底靈敏度低、制備工藝復雜、成本高且信號均一性差的問題。

本發明是這樣來實現的，層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底，其特征在于層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底自下而上依次由金膜、介質膜和二維納米金顆粒陣列組成。

所述金膜的厚度為100?nm。

所述介質膜的厚度為20-60nm，材料為二氧化硅。

所述納米金層中納米金顆粒的粒徑為5-70?nm。

所述納米金顆粒形狀不規則，顆粒間間隙平均值小于10?nm。

所述二維納米顆粒陣列制備過程中離子束的沉積時間為1.0-2.5?min。

所述的層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底的用途，將所述層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底用于檢測溶液中的有機分子，如羅丹明6G，濃度檢測可達到1.0?μmol/L。

所述的層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底的用途，對于溶液中有機分子進行檢測的方法是，將層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底作為拉曼檢測基底，插入1.0?μmol/L的有機分子溶液中，浸蘸24小時后取出晾干后做拉曼檢測。

所述的層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底的制備方法，方法包括下列步驟：

1．通過利用離子束鍍膜儀的膜厚度監控器精確控制金膜的厚度，在5?×10^–6?托的壓力下，以0.7??/s的鍍膜速率將金鍍膜在載玻片上，得到第一層結構—金膜；

2．在5?×10^–6?托的壓力下，以0.7??/s的鍍膜速率將二氧化硅鍍膜到步驟1）的金膜上，鍍膜時間為5-10分鐘，得到金膜-介質膜雙層結構；

3.在5?×10^–6?托的壓力下，以0.7??/s的鍍膜速率將金鍍膜到金膜-介質膜雙層結構上，鍍膜時間為1.0-2.5分鐘，形成具有不規則形狀的二維納米金顆粒陣列，得到信號均一、靈敏度高的層狀三維結構納米金表面增強拉曼活性基底。