[发明专利]一种微纳米枝状银超亲水薄膜的制备方法及表面增强拉曼衬底应用

说明书

技术领域

本发明属于亲水薄膜技术领域，涉及一种可快速、现场、实时进行物质痕量检测的微纳米枝状银超亲水表面增强拉曼散射活性衬底。

技术背景

拉曼散射光谱检测因其具有快速、现场、实时等众多独特突出优势而被广范应用于材料、物理、化学、生物等众多科研领域。表面增强拉曼散射（SERS）技术的发现更是极大的提高了拉曼光谱检测的灵敏度，它可将被检测物质的拉曼散射信号放大10³～10⁶倍甚至更高，从而实现超低浓度和痕量检测，乃至单分子检测。因此，表面增强拉曼散射技术更进一步的增加了拉曼光谱检测技术的科研潜力和应用价值。

现今最常用最有效的表面增强拉曼散射检测方法主要为以下两种：

一、采用贵金属纳米粒子进行表面增强拉曼散射

通过贵金属纳米粒子进行表面增强拉曼散射检测具有灵敏度高、操作简易，制备成本低廉、制备途径多样化等优点。缺点为通过此种方法进行表面增强拉曼散射检测时，若对低浓度溶液直接进行表面增强拉曼散射检测将使SERS信号受到以下两种不利因素的严重干扰，如图1所示：（1）贵金属纳米粒子在液体环境中不停的做布朗运动，从而使贵金属纳米粒子无法稳定和持续的形成贵金属纳米粒子对，即无法稳定和有效的连续激发局域表面等离子体共振来持续增强探针分子的表面增强拉曼散射信号；（2）探针分子在液体环境中不停的做热运动，激发光无法连续稳定捕捉探针分子，也同样造成无法连续稳定的输出探针分子的表面增强拉曼散射信号。以上两种不利因素通常会使所采集的表面增强拉曼散射光谱质量较差，甚至无法有效获得被检测物质的SERS信号，因此为了获得较高质量的SERS光谱通常需要花费较长时间对探针分子和贵金属纳米粒子混合溶液进行干燥处理后方可进行表面增强拉曼散射光谱的采集。上述缺点使得采用贵金属纳米粒子进行表面增强拉曼散射光谱检测丧失了拉曼检测本身具有的快速性这一突出优点，在某些情况下亦间接影响了检测的现场性和实时性。

二、采用贵金属纳米阵列进行表面增强拉曼散射

通过贵金属纳米阵列进行表面增强拉曼散射检测具有灵敏度高，可以连续稳定激发局域表面等离子体共振等突出优点。缺点为贵金属纳米阵列的制备对仪器设备的要求较高，通常需要借助电子束刻蚀、聚焦离子束铣削或磁控溅射等手段，制备工艺较复杂，制备成本较高。而且通过贵金属纳米阵列进行物质检测时，若对低浓度溶液直接进行表面增强拉曼散射检测，探针分子依然会在液体环境中不停的做热运动，使得激发光无法连续稳定捕捉探针分子，从而无法连续稳定的输出被检测物质的表面增强拉曼散射信号，如图2所示。这一不利因素通常会使所采集的表面增强拉曼散射光谱质量较差，甚至无法有效获得被检测物质的SERS信号，因此为了获得较高质量的SERS光谱通常需要花费较长时间对滴加在贵金属纳米阵列上的探针分子溶液进行干燥处理后方可进行表面增强拉曼散射光谱的采集。这一缺点依然使得采用贵金属纳米阵列进行表面增强拉曼散射光谱检测丧失了拉曼检测快速性这一突出优点，在某些情况下亦间接影响检测的现场性和实时性。

综上所述，现今最常用最有效的表面增强拉曼散射检测手段均使得拉曼光谱检测丧失本身应具有的有别于其它众多现代分析测试技术的“快速性”这一突出优势，并且间接影响到检测的现场性和实时性。而其它较灵敏的拉曼散射增强手段如TERS等则根本不具有快速、现场和实时的特性。因此，发明一种能够实现快速、现场、实时进行表面增强拉曼散射检测用的SERS衬底，从而满足实际生产和生活中对于表面增强拉曼散射技术应用的需求，将具有极其广泛的应用前景和潜在的商业价值。

发明内容

本发明的目的是微纳米枝状银超亲水薄膜及用作快速、现场、实时进行物质痕量检测的表面增强拉曼散射活性衬底。

现今最常用最有效的表面增强拉曼散射检测手段在进行低浓度痕量检测时，由于受到水所带来的多方面不利因素的影响而丧失了拉曼散射检测本应具备的有别于其它众多现代分析测试技术的“快速性”这一突出优点，从而大大降低了表面增强拉曼散射光谱检测的优势，使得表面增强拉曼散射光谱检测技术在实际生产和生活中的应用和普及受到极大限制。

一种微纳米枝状银超亲水薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：