[發明專利]一種飛秒激光制備表面增強拉曼散射基底的方法

有效

• 申請號: 201711318353.6
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108226123B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 吳立軍;王云霞;來辰;郭成成;李強;廖國材
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明涉及納米材料加工技術領域，具體涉及一種飛秒激光制備表面增強拉曼散射基底的方法，包括成膜溶液的配制→制備Ag/PVP薄膜→飛秒激光蝕刻薄膜→顯影，得到表面增強拉曼散射基底，本發明制造簡單，基底成本低廉，便于使用和保存、具有很強的增強能力和很好的穩定性及重現性，是一種優良的新SERS基底材料。

技術領域

本發明涉及納米材料加工技術領域，具體涉及一種飛秒激光制備表面增強拉曼散射基底的方法。

背景技術

近年來關于表面增強拉曼散射(SERS)效應研究的文獻越來越多，SERS技術的一個重要特征就是具有活性基底，即分析物分子吸附到基底表面上才能表現出很強的拉曼增強效應。因此，分子所吸附的載體很關鍵，新型、高效的活性基底的研究一直是SERS領域研究的一個熱點。新活性基底的不斷發現拓展了SERS技術的應用范圍。一種優良的活性基底應具備的特征有：制備成本低、制備過程簡單、所用試劑綠色無污染、便于使用和保存、具有很強的增強能力和極佳的穩定性及重現性。因此，制備具有上述優良性能的活性基底一直以來都是SERS研究工作者所追求的目標。

SERS是一種表面效應，基底的制備決定了SERS的運用前景。在表面增強拉曼光譜的研究中，發現了一種重要的現象，就是“熱點”現象。制備“熱點”多、分布可控的高活性SERS基底成為該技術領域必須攻克的難題。貴金屬膠體是活性基底使用最廣泛、制備最簡便的一類，目前主要集中在貴金屬粒子、粗糙化處理的電極、膜等的制備。金膠和銀膠的經典制備雖然比較簡單，但這種基底加入分析物后，聚集體的形態、聚集程度都不具有可控性，SERS重現性也差。粗超化電極這種制備方法簡單、快速，但其可控性不強，無法保證活性基底的有序、均一性，基底表面形貌無序、影響因素多、重現性差。

并且，作為最常用的銀的微納結構，因為在空氣中很容易被氧化導致它的化學穩定性比較差，這樣就嚴重制約了它的長期使用。因此，到目前為止人們已經采取了各種嘗試來提高銀襯底的化學穩定性，同時也需要避免對其拉曼增強效果造成明顯的負面影響。為了達到這個目的，目前最常用的方法是用一層穩定保護層來覆蓋銀襯底，常用的覆蓋層有二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁、以及石墨烯等碳膜材料，然而，這種方式面臨最主要的問題就是要想形成一層具備穩定、超薄、無孔的保護層，需要的制備工藝過程通常比較繁瑣、復雜并且費時，另外這樣的制備工藝都需要預先對襯底進行特殊處理，且制備過程也要求嚴格控制反應條件，反應時間也較長。

因此，我們迫切需要找到一種簡單易行的方法來制備一種穩定性能得以提升，并且保障銀的拉曼增強能力不受顯著影響的銀襯底。

發明內容

有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種飛秒激光制備表面增強拉曼散射基底的方法。

為實現上述目的，本發明采取以下的技術方案：

本發明的飛秒激光制備表面增強拉曼散射基底的方法，包括以下步驟：

步驟1)成膜液配制：配制含聚乙烯吡咯烷酮和硝酸銀的水溶液；

步驟2)制膜：將成膜液滴在成膜基底上旋涂，干燥后得到薄膜；

步驟3)蝕刻：將薄膜放在三維納米位移臺上，采用飛秒脈沖激光直寫，在薄膜上掃描即可以蝕刻出大面積的銀納米結構；

步驟4)顯影：把蝕刻好的薄膜，放置于乙醇中浸泡一段時間，取出，再放到熱水中浸泡一段時間后，再取出，吹干，得到銀微納結構基底。

進一步的，所述成膜液中：聚乙烯吡咯烷酮的摩爾濃度范圍為0.18～0.22mol/L；硝酸銀的摩爾濃度范圍為0.1～0.2mol/L。

本發明中PVP含量太低，成膜性不好；PVP含量過高，導致銀納米顆粒團簇變大，導致拉曼增強變差；