[发明专利]一种制备光滑尖锐AFM-TERS针尖的化学镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在原子力显微镜（AFM）针尖化学镀光滑、薄层金属膜层的方法。特别涉及一种以表面清洁并生长缓冲层的AFM针尖作为化学镀基底，先修饰上官能化的分子和纳米粒子，然后在合适的化学镀溶液中，浸泡数十秒就可以在其表面镀上光滑具有TERS活性的金属薄层的方法。

背景技术

针尖增强拉曼光谱（Tip-Enhanced Raman Spectroscopy,TERS）技术是扫描探针显微技术(Scanning Probe Microscopy,SPM)和拉曼光谱技术的结合。通过SPM控制系统将曲率半径为几十纳米的针尖控制在和样品非常近的距离（如1nm）。当入射光以适当的波长和偏振照射在针尖尖端时，在表面等离子体共振（C.F.Bohren and D.R.Huffman,Absorptionand scattering of light by small particles.Wiley2008.）、避雷针效应（L.Novotny,R.X.Bian and X.S.Xie,Theory of nanometric optical tweezers.Phys.Rev.Lett.1997,79,645.）等物理机制共同作用下，在针尖和样品间隙激发出局域化的等离子体，增强了该区域内的电磁场,使那些处于针尖正下方的基底或基底上的吸附分子的拉曼信号得到增强。

通过SPM和拉曼的结合，TERS可以同时获得针尖下方样品的表面形貌信息和拉曼光谱信息，而这两者功能的实现都依赖于针尖特殊的物理和化学性质。因此，对于TERS针尖有以下几个特殊要求：

1.对针尖材料的限定。针尖的材料必须是金、银、铜或它们的镀层，以便在可见光区可产生强的表面等离子体共振。

2.针尖的尖端必须尖锐。针尖的曲率半径应小于40nm，以便产生合适的增强和较高的TERS与SPM空间分辨率。

3.针尖尖端尽可能光滑。粗糙的针尖表面具有表面增强拉曼活性，当杂质物种吸附到针尖表面时，所产生的背景会对TERS信号造成干扰。

常用于构建TERS仪器的SPM有三种：扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscopy,STM）、扫描剪切力显微镜（Shear Force Microscopy,SFM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscopy,AFM）。而AFM由于能适用于所有样品研究和操作简单等优点，它和拉曼结合的TERS技术是研究细胞、聚合物和石墨烯等材料的强有力工具。然而具有TERS活性的AFM针尖的制备是困扰这个技术的一个重要难点。