[發明專利]銀納米帽陣列表面增強拉曼活性基底及其制備方法

有效

• 申請號: 201310131120.0
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103257132A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 付群;雷勇;王沙沙;周懿;張鴻超;雷波;林偉;吳明紅
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B82Y15/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種表面增強拉曼活性基底及其制備方法，特別是一種銀納米帽陣列表面增強拉曼活性基底及其制備方法。

背景技術

自從表面增強拉曼光譜（Surface-enhanced?Raman?Scattering，SERS）于1974年被發現后，很快在表面界面科學、分析科學和生物醫學等領域得到廣泛的應用，為深入表征各種表面/界面的結構和過程提供分子水平上的信息。經過不斷的發展和研究，它在生命科學和納米科學領域顯示了極大的潛力，因其具有很高的靈敏度，能夠檢測到吸附在金屬表面的單分子層和亞單分子層的分子，又能給出表面分子的結構信息，被認為是一種非常有效的探測界面特性和分子間相互作用、表征表面分子吸附行為和分子結構的工具。

鑒于SERS技術有著廣泛的應用前景，制備一種穩定性高、增強效果好、重現性強的SERS活性基底成為關鍵部分。目前常用的傳統SERS活性基底很多，如：電化學粗糙化的貴金屬活性電極基底，貴金屬溶膠活性基底，真空蒸鍍貴金屬島膜活性基底、貴金屬樹枝晶基底、以及化學刻蝕和化學沉積貴金屬的活性基底，然而這些自組裝活性基底提供的表面粗糙度難以控制因而影響了吸附分子光譜的穩定性、均一性和重復性。近年來研究較多的制備有序表面納米結構的方法都有一些制備和應用上的缺點和局限性，例如：用電子束光刻和掃描探針法所制備的表面納米結構的面積很小，產率低，設備昂貴；對于自組織生長法和納米壓印法，通常較難調節表面納米結構的結構參數。而且由于其制備程序繁瑣，制備成本高以及制備效率低等原因限制其發展。因此急需開發一種高效、靈活、低成本，能制備高靈敏度、可重復、均一穩定的表面納米結構SERS襯底的方法。

薄膜基底是一種穩定的SERS基底，是指在固體載體表面覆蓋納米尺度、表面粗糙、滿足表面等離子激發的金屬膜層。固態SERS基底上金屬膜的表面幾何形態將是決定被分析物拉曼信號增強效果的關鍵。新型的UTAM（Ultra-Thin?Alumina?Mask，超薄氧化鋁模板）表面納米制備技術提供了一種有效的制備大面積和結構可控的表面納米結構的方法。UTAM表面納米制備技術具有很多優點，包括結構參數可調、大面積制備、性能可控、高密度、快速和高產出、設備投入低，這些優點使得UTAM表面納米制備技術成為了Surface?Nano-Patterning研究領域內的一個很有前景的研究方向而受到了廣泛的關注。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種銀納米帽陣列表面增強拉曼活性基底。

本發明的目的之二在于提供一種基于UTAM（Ultra-Thin?Alumina?Mask，超薄氧化鋁模板）表面納米制備技術的銀納米帽陣列表面增強拉曼活性基底的制備方法，以用于對痕量化合物和生物分子進行檢測分析。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種銀納米帽陣列表面增強拉曼活性基底，其特征在于該基底是在硅單晶襯底粘附有一層具有有序銀納米帽陣列結構的銀薄膜：該銀薄膜的厚度為80~150?nm，所述的銀納米帽為隆起的中心帶孔的泡狀結構，直徑為30～95?nm，相鄰兩納米帽中心距為100～110?nm。

一種制備上述的銀納米帽陣列表面增強拉曼活性基底的方法，其特征在于該方法的具體步驟為，

a.超薄氧化鋁模板UTAM制備；

b.將步驟a所得UTAM進行孔徑調節；

c.將步驟b所得UTAM轉移到Si襯底上；

d.將步驟c所得UTAM/Si樣品，在真空度為8×10^-4?Pa，蒸發速率0.3～0.5?nm/s條件下，蒸發銀粉200～300?s；然后去除UTAM及Si襯底，將帶有有序銀納米帽陣列的表面朝上轉移到去離子水中清洗，清洗后再將其轉至丙酮中粘附在單晶Si襯底上，經固化后即得銀納米帽表面增強拉曼活性基底。

上述的超薄氧化鋁模板UTAM的具體步驟為：???

a_1.鋁片的預處理：將0.2?mm厚99.999%的高純鋁片在丙酮中超聲清洗30?min，氮氣保護下450～550℃退火，然后在溫度0℃的乙醇及高氯酸的混合液中，750?mA恒流條件下進行電化學拋光；

a_2.陽極氧化：將經步驟a_1處理后的鋁片以0.3?M草酸溶液為電解液，在40?V恒電壓下進行第一次陽極氧化處理后，時間為7～12?h；然后在溫度60℃條件下于質量分數6%磷酸和1.8%鉻酸的混合液中浸泡10?h，再以0.3?M草酸溶液為電解液，在40?V恒電壓下進行第二次陽極氧化3～5?min；