[發(fā)明專利]一種表面增強(qiáng)拉曼活性基底及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811040132.1
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109115746B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉桂強(qiáng);湯莉;劉正奇;劉怡;李玉銀;吳彪;杜國振
• 申請（專利權(quán)）人: 江西師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;C23C14/35;C23C14/18;C23C14/58;B81B7/00;B81B7/04;B81C1/00
• 代理公司: 南昌華成聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36126
• 代理人: 張建新

本發(fā)明涉及納米材料、激光拉曼、生物傳感及化學(xué)分析檢測等領(lǐng)域，提供了一種表面增強(qiáng)拉曼活性基底及其制造方法。該表面增強(qiáng)拉曼活性基底由雙層金膜納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成。制備方法包括初始準(zhǔn)備、單層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)制備、單層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)剝離、表面增強(qiáng)拉曼活性基底制備等步驟；通過磁控濺射法在載體A上形成單層金屬膜，再通過退火處理使之成為單層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后利用HF氣相刻蝕法將單層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從載體A上剝離并轉(zhuǎn)移到用同樣方法制備覆蓋有單層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的另一載體B上，最終獲得表面增強(qiáng)拉曼活性基底。本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的化學(xué)合成技術(shù)，成本低、簡單、易操作、重復(fù)性高、可大面積制備、穩(wěn)定性強(qiáng)、拉曼信號增強(qiáng)顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)光學(xué)及納米材料領(lǐng)域，特別是涉及一種表面增強(qiáng)拉曼活性基底及其制備方法。

背景技術(shù)

表面增強(qiáng)拉曼散射現(xiàn)象從發(fā)現(xiàn)至今已有40多年歷史。1927年，拉曼效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)；1974年，F(xiàn)leischmann等率先發(fā)現(xiàn)粗糙銀電極的表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)；1977年，Duyne等和Albrecht等分別證實(shí)貴金屬基底的納米結(jié)構(gòu)化特征是導(dǎo)致拉曼信號急劇增強(qiáng)的原因；1997年，Emory和Nie等研究組分別利用表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了單分子的檢測。表面增強(qiáng)拉曼散射因具有超高的靈敏度、豐富的分子結(jié)構(gòu)信息、良好的復(fù)用能力和快速的響應(yīng)速度等許多優(yōu)點(diǎn)，故而在反應(yīng)動力學(xué)、藝術(shù)保護(hù)、醫(yī)學(xué)診斷、生物傳感與識別、痕量物質(zhì)乃至單分子水平的分析檢測等領(lǐng)域蘊(yùn)藏著巨大的應(yīng)用前景，已成為近年來的研究熱點(diǎn)。

表面增強(qiáng)拉曼散射主要依賴于基底的結(jié)構(gòu)特征，如組成、幾何、大小和形狀等。理論研究表明，由于局域表面等離激元的激發(fā)，在金屬納米顆粒的尖端、連接點(diǎn)或空隙中以及粗糙的金屬表面會出現(xiàn)強(qiáng)的電磁場(即熱點(diǎn))，吸附在熱點(diǎn)附近的分子的拉曼信號將得到8～10個(gè)數(shù)量級的增強(qiáng)。

多年以來，大都是利用脫合金技術(shù)制備納米多孔金來表面增強(qiáng)拉曼散射，形成的多孔金基底中，孔越小表面拉曼散射信號越強(qiáng)，但是增強(qiáng)因子較低且均勻性太差大大的限制了納米多孔金在表面增強(qiáng)拉曼散射上的廣泛應(yīng)用。利用電化學(xué)的氧化還原反應(yīng)以及濕化學(xué)方法合成納米溶膠顆粒的自組裝等各種方法制備出表面增強(qiáng)拉曼活性基底大多是不均勻的材料，而且其熱點(diǎn)分布大多局限在具有一維、二維分布模型。有限的熱點(diǎn)數(shù)量和熱點(diǎn)空間分布對于被測物的拉曼信號增強(qiáng)有限。而關(guān)于高密度三維熱點(diǎn)分布的表面增強(qiáng)拉曼基底的研究報(bào)道較少，且大都是利用復(fù)雜的制備技術(shù)，如電子束刻蝕技術(shù)、聚焦離子束刻蝕等制備獲得，成本高、制備過程繁雜。因此，設(shè)計(jì)和發(fā)展一種具有高密度三維熱點(diǎn)分布的表面增強(qiáng)拉曼散射基底結(jié)構(gòu)且制備方法簡單、經(jīng)濟(jì)成本低顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種表面增強(qiáng)拉曼活性基底及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)制備的表面增強(qiáng)拉曼散射基底熱點(diǎn)數(shù)量少、靈敏度低、制備工藝復(fù)雜、成本高且信號均一性差的問題。

本發(fā)明提供的一種表面增強(qiáng)拉曼活性基底，其特征在于：包括載體，以及設(shè)置在載體上的雙層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所述雙層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由兩層單層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成。

優(yōu)選的，所述的金屬為金、銀、銅、鉑或鈀等。所述的載體為玻璃片。

優(yōu)選的，所述的單層金屬納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔大小為20～100nm，厚度為10～40nm。

所述的表面增強(qiáng)拉曼活性基底的可用于檢測溶液中的有機(jī)分子，如羅丹明R6G，濃度檢測限可達(dá)到10^-13mol/L。所述的表面增強(qiáng)拉曼活性基底對于溶液中有機(jī)分子進(jìn)行檢測的方法是：將表面增強(qiáng)拉曼活性基底插入10^-7～10^-13mol/L的羅丹明R6G有機(jī)分子溶液中，浸泡24小時(shí)后取出晾干后再進(jìn)行拉曼檢測。

本發(fā)明提供的一種表面增強(qiáng)拉曼活性基底的制備方法，包括以下步驟：

(1)通過磁控濺射儀，分別將金屬材料濺射沉積在載體A和載體B上，分別得到覆蓋有金屬膜的載體A和載體B；