[发明专利]一种在微流控芯片中制备多级金属微纳结构的方法

权利要求书

1.一种在微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其步骤如下：

1)配置飞秒激光微纳加工所使用的银镀液；

2)搭建飞秒激光微纳加工系统；

3)利用飞秒激光微纳加工系统在衬底上制备金属微纳结构。

2.如权利要求1所述的一种在平面衬底或微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其特征在于：衬底为石英平面衬底、玻璃平面衬底、硅平面衬底、SiO₂/Si复合平面衬底、PDMS平面衬底、PMMA平面衬底、硅基芯片非平面衬底、石英基芯片非平面衬底、PDMS芯片非平面衬底或PMMA芯片非平面衬底。

3.如权利要求1所述的一种在平面衬底或微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其特征在于：配置飞秒激光微纳加工所用的银镀液是向0.01～0.5M的硝酸银水溶液中加入还原剂，其中银与还原剂的摩尔比为1∶4～4∶1，之后向反应体系中滴加质量浓度为25％的氨水直至反应体系澄清、pH值为10～12，还原剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠或酒石酸钾钠。

4.如权利要求1所述的一种在平面衬底或微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其特征在于：在银镀液内实现逐点扫描的飞秒激光微纳加工系统，由光源系统、软件控制系统、三维精密移动系统和实时监测系统组成。

5.如权利要求5所述的一种在平面衬底或微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其特征在于：三维精密移动系统由二维高速扫描转镜(9)和精密陶瓷压电平台(17)两种元件组成；或三维精密移动系统由三维移动压电平台一种元件构成。

6.如权利要求5所述的一种在平面衬底或微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其特征在于：利用飞秒激光微纳加工系统在衬底上制备金属微纳结构包括如下步骤，

1)将清洗后的衬底固定于飞秒激光微纳加工系统的压电平台上，将银镀液滴加于衬底上，由软件控制系统发送指令，控制光闸的开关进而控制激光光束的开启与关闭，再由软件控制系统精确控制三维精密移动系统的移动，使聚焦的激光光点在银镀液与衬底的界面处按照需要制备的微纳结构的模型逐点扫描，激光光点扫描位置的银离子发生多光子吸收而被还原为银单质，形成团簇或纳米颗粒，进而通过团簇或纳米颗粒两端的极性电荷的作用连成银岛膜沉积在衬底上，从而完成第一层微纳结构的制备；

2)其次，在软件控制系统的控制下，聚焦的激光光点在银镀液和第一层银岛膜界面上继续扫描还原银离子形成纳米颗粒，该纳米颗粒受到特定模式下在金属纳米粒子表面被激发的等离子体的作用，生长成条纹状银微纳结构沉积在第一层银岛膜上，从而完成第二层微纳结构的制备；

3)再次，在软件控制系统的控制下，聚焦的激光光点在银镀液和第二层银岛膜的界面上继续扫描还原银离子形成纳米颗粒，纳米颗粒受到特定模式下在金属纳米粒子表面被激发的更强的等离子体的作用，生长成亚波长间隔分布的银纳米片结构沉积在第二层条纹状银微纳结构上，从而完成第三层微纳结构的制备，即制备得到多级银微纳结构；通过调节激光的能量密度调节逐层扫描过程中形成的银微纳结构的表面形貌，通过调节入射激光的偏振方向调控制备的银微纳结构的生长取向。

7.如权利要求6所述的一种在平面衬底或微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其特征在于：三维精密移动系统的压电平台集成了手动三维移动微调架，在激光加工前调节激光光点的位置并通过实时监测系统观察激光光点的位置，使激光光点位于衬底与银镀液的分界处或位于银镀液内，以实现三维加工。

8.如权利要求1所述的一种在平面衬底或微流控芯片中制备多级银微纳结构的方法，其特征在于：多级金属微纳结构为基本图案化微纳结构、金属岛膜微纳结构或激光条纹金属微纳结构。

9.权利要求1～8任何一项方法所制备的银多级微纳结构用作表面增强拉曼光谱SERS的增强基底。

10.权利要求1～8任何一项方法所制备的银多级微纳结构在化学催化领域方面的应用。