[发明专利]一种不对称双劈裂环表面增强光谱衬底

说明书

技术领域

本发明属于表面光谱技术领域，具体涉及一种不对称双劈裂环表面增强光谱衬底。

背景技术

拉曼光谱技术是分子结构、混合物组分的定性定量分析和物质性能研究的有力工具，在表面催化、腐蚀、药物分析、生物医学诊断与传感、文物鉴定和半导体工业生产线上产品质量的实时监测等领域有着重要而广泛的应用。但传统拉曼散射信号非常弱，使其应用受到限制，特别是很难用于表面吸附分子的检测。1974年英国Fleschmann发现在粗糙的银电极表面上能获得吸附吡啶分子很强的拉曼散射，并认为这是由于粗糙表面的表面积增大，使吸附分子数增多引起的。1977年美国Van Duyne和Creighton分别独立地在粗糙银电极和贵金属胶体颗粒表面获得很强的分子拉曼散射信号，并进行了仔细的分析和计算，吸附分子拉曼散射信号增强可达10⁶，不可能是由于表面积增大引起，这是一种新的效应，这种效应被称之为表面增强拉曼散射。表面增强拉曼散射的核心是具有电磁场增强效应的纳米金属衬底，增强效应主要来自于纳米金属颗粒表面的局域等离子体共振。这种局域场增强效应不仅可以增强表面吸附物种的拉曼信号，而且也可以增强红外吸收信号或荧光信号。以表面增强拉曼光谱为代表的表面增强光谱成为一种超高灵敏度的表面检测谱学技术，在电化学、生物医学和分析科学等领域显示出巨大的应用前景。但传统表面增强拉曼散射衬底主要有氧化还原反应制备的粗糙电极，还原反应制备的金属胶体及由纳米金属胶体进一步制作的金属膜或纳米组装的三明治结构，银镜反应制备的表面和酸腐蚀的粗糙表面等，纳米金属颗粒的结构有球形、棒状、圆盘、三角、纳米立方体、核壳结构等。但这些方法制备的表面增强拉曼散射衬底的纳米颗粒的形状、尺寸、颗粒间距的可控性差，导致表面增强光谱的重现性差，这是制约表面增强光谱技术实际广泛应用和工业化应用的根本瓶颈[R.J.C.Brown et al.，Nanostructures and nanostructured substrates for surface-enhanced Raman scattering(SERS)，J.Raman Spectrosc.39(2008)1313-1326；H.Ko et al.，NanostructuredSurfaces and Assemblies as SERS Media，Small 4(2008)1576-1599].

发明内容

为克服现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种不对称双劈裂环表面增强光谱衬底。

为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种不对称双劈裂环表面增强光谱衬底：所述衬底由基板及周期排列在其上并形成二维阵列的不对称双劈裂环结构单元组成，不对称双劈裂环结构单元是由长度不等的两段金属圆弧组成的金属劈裂环。

进一步地，不对称双劈裂环在基板二维平面上(两轴向)的排列周期为200nm～350nm，不对称双劈裂环结构单元的尺寸为：环外径为50nm～100nm，环宽度与厚度为20nm～50nm，两圆弧对应的圆心角之和为360°，弧长较短的金属圆弧对应的圆心角为40°～160°，弧长较长的金属圆弧对应圆心角为200°～320°，两圆弧之间裂口宽度相等，裂口宽度为5nm～20nm。

再进一步地，所用金属为币族金属。

较好地，所述币族金属为金、银或铜。

基板为本领域公知常用的基板，本发明中基板可具体为玻璃或者硅。