[發明專利]一種具有納米圓錐形SERS活性基片的快速制備方法

無效

• 申請號: 201310341462.5
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103398997A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 浦鵬;董明建
• 申請（專利權）人: 蘇州揚清芯片科技有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于激光拉曼光譜和痕量毒品檢測技術領域，具體涉及一種用于檢測毒品的高靈敏度SERS傳感器活性基底及其制備方法；更具體地說，本發明涉及一種具有表面增強拉曼活性，重復率高的，可用于痕量化合物如毒品、爆炸物等探測的高靈敏度SERS傳感器活性基底及其制備方法。

背景技術

作為分析分子振動光譜的常用方法，激光拉曼技術已經被廣泛應用于鑒別物質的分子結構、分析表面結合狀態等領域。然而拉曼效應信號往往非常弱，當被測分子的濃度較小，或對表面吸附物質進行探測時，常規激光拉曼方法就顯得力不從心。表面增強拉曼散射(SERS)效應能夠使吸附在粗糙金屬基底表面的分子拉曼散射信號得到極大增強，因此被作為一種高靈敏度的表面分析探測技術，在痕量分析和定性檢測、表面科學、生物科學等領域得到了廣泛研究。

理想的SERS活性基底應具有制備方法簡單易行，表面粗糙度均勻、增強效果好、重復性好等特點。常用的制備SERS基底的方法：一是利用化學或電化學方法使金屬電極表面粗糙化，得到具有高比表面積的粗糙表面；另一種方法是制備具有納米尺度的金屬溶膠，將負載有金屬溶膠顆粒的基片作為增強基底。目前應用最多的增強基底是銀或金的溶膠顆粒，具有較強的SERS效應，但是信號重現性和穩定性差，不易存放。鑒于此，開發出一種同時具備簡單易行、表面粗糙度均勻、增強效果好，并有足夠的穩定性和重復性的活性SERS基底很有必要，這在拓寬SERS在痕量分定性檢測和單分子體系光譜等方面的應用具有重要的意義。

基于激光拉曼光譜發的爆炸物毒品探測儀器，其核心在于SERS傳感器的研制和開發；而SERS傳感器的關鍵技術在于探測頭上高靈敏度SERS活性基底的性能。該活性基底的好壞，可以導致探測濃度級別的差異甚至在10000倍以上，將極大的影響毒品探測系統的探測靈敏度和性能。現今報道的活性基底SERS增強因子基本上都在10⁶級別，用于超敏探測痕量毒品還有一定困難。比如國家十一五科技支撐計劃就要求對體液或尿液中毒品如氯胺酮、K粉等最低檢測限要達到100ng/ml，大致在100ppb級別。這一高靈敏度傳感器活性基底將對提高爆炸物毒品SERS探測儀靈敏度具有極大意義。

發明內容

本發明的目的是提供了一種高靈敏度納米圓錐形SERS傳感器活性基底，從而解決現有技術中存在的上述問題，本發明的這種高靈敏度SERS活性基底應具有極高的SERS增強和靈敏度、附著性好、體積小、便攜性好。

為實現上述目的，本發明采用以下的操作步驟：

(1)將聚苯乙烯微球在基片表面單層平鋪。

(2)對聚苯乙烯微球進行氧氣等離子體刻蝕(RIE)，使得微球等比縮小。

(3)在聚苯乙烯修飾的基片表面蒸鍍或濺射貴金屬薄膜。

(4)將基片放置于氫氟酸與雙氧水混夜里刻蝕后，取出超聲處理清除掉聚苯乙烯微球，得到納米線陣列。

(5)將樣品置于氫氧化鈉堿液中刻蝕即得到納米圓錐形硅陣列。

(6)在納米圓錐形硅陣列表面做蒸鍍或濺射金屬，得到SERS活性基片。

本發明中，聚苯乙烯微球的直徑為50-500nm，優選約為100nm。

本發明中，所述貴金屬膜層采用磁控濺射或金屬蒸鍍形成在基片上。金屬薄膜的厚度在50nm到400nm，優選約為200nm。

本發明中，需要對聚苯乙烯微球進行RIE刻蝕。

本發明中，超聲溶液可以為無水乙醇或四氯化碳，優選為無水乙醇溶液。

本發明中，制備硅納米線陣列所需刻蝕液為HF/H₂O₂/H₂O(1∶5∶10)，刻蝕溫度為20-40℃。

本發明中，制備硅納米圓錐形陣列所需刻蝕液為氫氧化鈉堿液，濃度為0.5-1mol/L，刻蝕時間為2-5分鐘。

本發明中，在所得硅納米圓錐形陣列表面蒸鍍或濺射貴金屬薄膜，得到SERS活性基片。

本發明提出的SERS活性基底制備方法，操作簡單、重現性好，降低了試劑與樣品的用量，減少了樣品處理和檢測的時間，具有便攜、經濟、快速、高效、準確的特點，在痕量分析、定性檢測等方面具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1.是本發明的SERS活性基底納米圓錐形陣列結構的高放大倍數電子掃描顯微鏡(SEM)形貌照片。

圖2.是本發明以10nM異煙酸為探針分子，比較(A)吸附在納米錐體陣列結構基底，(B)硅基底的拉曼光譜。激發光為532nm，激發時間為5s。

具體實施方案