[發(fā)明專利]氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA三維柔性拉曼增強(qiáng)基底及制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107860760A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超;滿寶元;姜守振;楊誠;修顯武;趙曉菲
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 董雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于拉曼檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種基于氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA復(fù)合型三維柔性拉曼增強(qiáng)基底及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

拉曼增強(qiáng)技術(shù)作為一種無標(biāo)記的分析檢測手段，由于其極高的靈敏度，近幾年來引起了科研人員的廣泛關(guān)注。科研人員已經(jīng)做了大量的工作以獲得靈敏度高、穩(wěn)定性好、均一穩(wěn)定的拉曼增強(qiáng)基底。研究表明，三維拉曼增強(qiáng)基底相比二維增強(qiáng)基底而言，具有較大的比表面積，因而可以增加熱點的數(shù)量，同時非常利于待測分子的吸附，因此可以獲得高靈敏度的拉曼增強(qiáng)信號。目前三維拉曼增強(qiáng)基底主要采用光刻工藝獲得，該方法制備過程較為繁瑣，生產(chǎn)成本較高而且效率不高，因此限制了其發(fā)展。

單一的金屬作為拉曼增強(qiáng)基底材料，雖然可以獲得一定的拉曼增強(qiáng)效果，但是其表面極易氧化，因而拉曼增強(qiáng)信號的穩(wěn)定性不好，同時單一的金屬其電磁增強(qiáng)效果有限，因此靈敏度受限。而且大多數(shù)基底材料不可彎曲，無法實現(xiàn)曲面探針分子的原位檢測，極大的限制其應(yīng)用和推廣。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強(qiáng)基底，該基底為剛性基底，不可彎曲，無法進(jìn)行曲面探針分子的原位檢測，需要對探針分子進(jìn)行轉(zhuǎn)移，步驟繁瑣，消耗時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形聚甲基丙烯酸甲酯膠(PMMA)復(fù)合三維柔性拉曼增強(qiáng)基底及制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明操作簡單、成本低，可實現(xiàn)三維柔性拉曼增強(qiáng)基底的批量化制備，而且獲得的拉曼增強(qiáng)信號靈敏度高、穩(wěn)定性好、均一性高。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA三維柔性拉曼增強(qiáng)基底，所述增強(qiáng)基底從下到上依次包括：氧化石墨烯層、銀納米顆粒層和PMMA層。

三維柔性拉曼增強(qiáng)基底結(jié)合了氧化石墨烯、銀納米顆粒及金字塔形PMMA，可充分發(fā)揮三者的優(yōu)勢：氧化石墨烯作為石墨烯的一種衍生物，相對于石墨烯而言，具有更好的生物兼容性及化學(xué)穩(wěn)定性，因此非常利于生物分子的吸附，而且由于其表面存在的功能團(tuán)使得氧化石墨烯更易于實現(xiàn)對其表面的特異性修飾，從而可實現(xiàn)對生物分子的特異性檢測；銀納米顆粒相比較其他金屬顆粒而言，具有更高的檢測靈敏度，因而獲得的拉曼增強(qiáng)效果更好，氧化石墨烯作為保護(hù)層可以防止銀納米顆粒的氧化，提高基底的穩(wěn)定性；同時利用硅基材料提供金字塔形的基底形貌，金字塔形基底具有周期性的表面結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，可以通過增強(qiáng)熱點數(shù)量的方法提高拉曼增強(qiáng)的靈敏度，PMMA還具有極好的透光性，入射激光能穿透PMMA層到達(dá)探針分子，有利于拉曼增強(qiáng)的檢測。且作為柔性基底，其具有比較好的柔韌性，可實現(xiàn)曲面的原位檢測。

本發(fā)明公開了一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA三維柔性拉曼增強(qiáng)基底的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備金字塔形硅基底；

(2)在金字塔形硅基底表面鍍一層銀膜，經(jīng)過退火得到銀納米顆粒；

(3)在有銀納米顆粒的金字塔硅上涂上PMMA；

(4)將步驟(3)中得到的金字塔形硅基底放在氫氧化鈉溶液中腐蝕掉硅片，去氫氧化鈉溶液，得到銀納米顆粒/金字塔形PMMA；

(5)將氧化石墨烯溶液到涂覆銀納米顆粒/金字塔形PMMA表面，晾干，即得。

進(jìn)一步地，所述的硅基底材料為單晶硅。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，利用濕法腐蝕工藝制備金字塔形硅基底。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，用熱蒸鍍的方法在硅基底表面鍍一層銀膜。

優(yōu)選的，所述的銀納米顆粒的直徑為20-90nm，平均直徑為56nm。

進(jìn)一步地，所述的氧化石墨烯溶液涂覆過程采用立刻dip-coating的方法。

上述制備的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA三維柔性拉曼增強(qiáng)基底在獲得拉曼增強(qiáng)光譜中的應(yīng)用。

本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明提供的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA三維拉曼增強(qiáng)柔性基底，解決了其單獨作為拉曼增強(qiáng)基底的不足，有效的綜合了各自的優(yōu)勢，因此可獲得靈敏度高、穩(wěn)定性好、均一性高的拉曼增強(qiáng)信號；而且該制備方法，無毒無污染，操作簡單，省去了繁瑣的步驟；關(guān)鍵點在于這是第一次實現(xiàn)基于氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA三維柔性拉曼增強(qiáng)基底的制備。相比于現(xiàn)有技術(shù)的剛性基底，本發(fā)明的柔性基底可實現(xiàn)曲面探針分子的原位檢測，更具有實用性和可行性。

附圖說明