[发明专利]一种点阵列表面增强拉曼基底及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面增强拉曼基底技术，尤其涉及一种点阵列表面增强拉曼基底及制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering，SERS)自1974年被发现以来，就引起了大家广泛的关注，因其具有很高的灵敏度，能够检测到吸附在金属表面的单分子层和亚单分子层的分子，又能给出表面分子的结构信息，被认为是一种非常有效的探测界面特性和分子间相互作用、表征表面分子吸附行为和分子结构的工具。SERS技术逐渐成为表面科学和电化学领域有力的研究手段，并已在痕量分析乃至单分子检测、化学及工业、环境科学、生物医学体系，纳米材料以及传感器等方面的研究中得到了广泛应用，甚至出现了拉曼技术与其他技术的联用。

鉴于SERS技术有着广泛的应用前景，制备一种稳定性高、增强效果好、重现性强的SERS活性基底成为关键部分。目前常用的传统SERS活性基底很多，如：电化学粗糙化的贵金属活性电极基底，贵金属溶胶活性基底，真空蒸镀贵金属岛膜活性基底以及化学刻蚀和化学沉积贵金属的活性基底，然而这些自组装活性基底提供的表面粗糙度难以控制，因而影响了吸附分子光谱的稳定性、均一性和重复性。近年来研究较多的制备有序表面纳米结构的方法都有一些制备和应用上的缺点和局限性，例如：用电子束光刻和扫描探针法所制备的表面纳米结构的面积很小，产率低，设备昂贵；对于自组织生长法和纳米压印法，通常较难调节表面纳米结构的结构参数。而且由于其制备程序繁琐，制备成本高以及制备效率低等原因限制其发展。因此急需开发一种高效、灵活、低成本，能制备高灵敏度、可重复、均一稳定的表面纳米结构的表面增强拉曼基底制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能制备出灵敏度较高、重复性较好、均一稳定性较高的活性基底的点阵列表面增强拉曼基底制备方法。

本发明提供一种点阵列表面增强拉曼基底制备方法，依次包括以下步骤：

a、制备粒径均匀的含铁、钴或镍的金属氧化物的磁性纳米颗粒，由于铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元，且磁性能具有高度相似性，而含铁金属氧化物的生产成本较低，本发明仅以铁氧化物颗粒做进一步说明；

b、在磁性纳米颗粒外包覆金层，得到包金磁性纳米颗粒；其中，金是用于增强拉曼的材料，金为单质金，即为金的晶体；

c、制备出具有点阵列式微凹坑的硅片基底；

d、所述硅片基底清洗后吹干；

e、将所述硅片基底亲水处理；

f、在磁铁的吸引作用下，将包金磁性纳米颗粒富集于微凹坑中；

g、清洁硅片基底上外溢于微凹坑的包金磁性纳米颗粒，得到硬质表面增强拉曼基底。

具体的，所述步骤a中，所述磁性纳米颗粒为铁氧化物颗粒。

具体的，所述步骤a中，通过水热法制备粒径均匀的磁性纳米颗粒。

具体的，所述步骤b中，通过原位生长法在磁性纳米颗粒外包覆金层。

具体的，所述步骤c中，用光刻法制备出具有微凹坑阵列的硅片基底。

具体的，所述步骤d中，硅片基底采用丙酮、乙醇和去离子水依次超声清洗后，使用氮气枪吹干。

具体的，所述步骤e中，所述硅片基底放入等离子体清洗机中做不低于1min的亲水处理。

进一步的，所述步骤a-g之后还进行步骤h和步骤i，其中，

h、将固化前的水凝胶填充覆盖在硬质表面增强拉曼基底上；

i、待水凝胶固化后，将其从硅片基底上剥离，得到软质表面增强拉曼基底。

本发明还提供一种点阵列表面增强拉曼基底，包括硬质表面增强拉曼基底、以及软质表面增强拉曼基底两种形式，其中，所述硬质表面增强拉曼基底包括硅片基底和包金磁性纳米颗粒，所述硅片基底上设置有点阵列式微凹坑，所述包金磁性纳米颗粒富集于所述微凹坑中；所述软质表面增强拉曼基底包括水凝胶基底和包金磁性纳米颗粒，所述水凝胶基底上设置有点阵列式突起，所述突起中包埋有所述包金磁性纳米颗粒；所述包金磁性纳米颗粒为包覆有金层的磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒为铁氧化物颗粒。