[發明專利]基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底及其制備方法

有效

• 申請號: 202010315433.1
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111426676B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 徐林
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發明涉及一種基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底及其制備方法，基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底由高分子納米碗和金屬膜組成，金屬膜覆蓋在高分子納米碗的內表面和外表面；基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底的增強因子為10⁷～10⁹，增強因子為相同濃度的染料溶液在有增強基底和無增強基底上拉曼信號強度的比值，有增強基底為基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底，無增強基底與有增強基底的區別僅在于其無金屬膜；制備方法為：以高分子納米碗為基底，在其上垂直濺射金屬膜制得基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底。本發明的制備方法簡單，制得的基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底增強效果顯著。

技術領域

本發明涉及納米表面及其制備技術領域，特別是一種基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底及其制備方法。

背景技術

拉曼增強技術被廣泛應用到分析化學、傳感科學、分子生物科學、食品科學和環境科學等方面，涉及到工業、環境、醫療和國防等重要領域。自首次發現電化學粗糙的微納米結構的Ag電極能明顯地增強吡啶分子拉曼光譜的譜線強度以來，這一現象引起了科學界的廣泛興趣，并把這一現象命名為表面增強拉曼散射，簡稱SERS。表面增強拉曼散射主要起因于金屬表面的粗糙化有利于電磁波在金屬表面激發表面等離子體共振，使得金屬表面的電場強度大大提高，在金屬表面形成“熱點”。這使得它在探測器的應用和單分子檢測方面有著巨大的發展潛力。表面增強散射技術是當下最熱門的研究領域之一。在分子檢測領域有著重大的應用潛力。由于其高靈敏度、高分辨率等獨特的優勢，表面增強拉曼散射技術已廣泛應用于分析化學、分子傳感、分子生物學、食品科學、環境科學等眾多科學和工業領域。

關于表面增強拉曼散射技術的研究，科學家一直致力于研發一種簡單有效的方法來制備大面積高效表面增強拉曼散射基底。在過去的幾十年里。金屬納米結構周圍的電磁場可以通過局部表面等離子體共振增強，特別是貴金屬納米結構。納米結構的尺寸和形狀強烈影響SERS基底的性質。盡管一些納米加工方法如納米壓印以及電子或離子束光刻技術已經成功制備出具有良好性質的SERS基底，特別是三維微納結構，然而，這些方法成本昂貴、耗時以及不能大面積制備，這些缺點限制了這些方法的廣泛應用。此外，現有技術的表面增強拉曼散射基底的增強效果有待于進一步提升。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題，提供一種基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

基于金屬納米碗表面增強拉曼散射基底，由高分子納米碗和金屬膜組成；金屬膜覆蓋在高分子納米碗的內表面和外表面。

本發明要解決的技術問題之一是現有技術的表面增強拉曼散射基底的增強效果有待于進一步提升，本發明的表面增強拉曼散射基底由高分子納米碗和金屬膜組成，金屬膜覆蓋在高分子納米碗的內表面和外表面，金屬具有局域等離子振蕩效應，即電磁波在金屬表面激發表面電子集體振蕩而產生等離子體共振，局域電場強度會發生改變，當金屬以膜的形態覆蓋在高分子納米碗的內表面和外表面時，高分子納米碗的空腔能夠使得電子集體振蕩效應增強的電場發生耦合，從而增強局域等離子振蕩效應使得電場強度大大提高，在金屬表面形成“熱點”，電場強度大大提高使得染料分子拉曼光譜信號增強，進而保證了表面增強拉曼散射基底的增強效果較為顯著。

作為優選的技術方案：