[发明专利]包覆金膜的硅纳米锥阵列及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米锥阵列及制备方法和用途，尤其是一种包覆金膜的硅纳米锥阵列及其制备方法和用途。

背景技术

分子结构式为的盐酸克伦特罗，俗称瘦肉精。若在人工饲养动物的过程中使用盐酸克伦特罗，虽可减少动物脂肪的形成，提高瘦肉的转化效率，却会造成盐酸克伦特罗分子长期残留于动物体内。如果人们食用了含有盐酸克伦特罗的肉后，则会出现头晕、心悸、手指发麻等中毒症状。目前，检测盐酸克伦特罗的常用方法有气相色谱-质谱连用法、高效液相色谱法、霉标记免疫吸附测定法、毛细管电泳法等，然其都存在着检测极限高、操作复杂、容易错报、误报等缺陷。

近年来，纳米技术得到了长足的发展，人们研发出的不同物质的众多的纳米材料已在磁记录、传感器等方面取得了广泛的应用，如题为“基于直接胶体晶体刻蚀技术的高度有序纳米硅阵列的尺寸及形貌控制”，《物理学报》第56卷第7期第4242～5页，2007年7月的文章。该文中提及的产物为二维有序硅纳米柱阵列；其制备方法首先通过自组装法在硅表面制作单层聚苯乙烯(PS)胶体球的二维有序阵列，再使用氧等离子体刻蚀此二维有序阵列，得到不同尺寸的PS胶体小球的有序单层阵列，接着，以四氟化碳为气源对该有序单层阵列进行刻蚀后，高温退火去除胶体球，得到产物。但是，无论是产物，还是其制备方法，都存在着不足之处，首先，产物不能用于检测盐酸克伦特罗；其次，制备方法较繁琐，且不能获得用于检测盐酸克伦特罗的产物。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合理，用于检测痕量盐酸克伦特罗的包覆金膜的硅纳米锥阵列。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述包覆金膜的硅纳米锥阵列的制备方法。

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述包覆金膜的硅纳米锥阵列的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：包覆金膜的硅纳米锥阵列包括置于硅衬底上的二维有序纳米硅阵列，特别是，

所述二维有序纳米硅阵列为硅纳米锥有序阵列，所述硅纳米锥有序阵列的表面覆有金膜；

所述组成硅纳米锥有序阵列的硅纳米锥的锥底直径为180～220nm、锥高为450～550nm、锥周期为250～350nm；

所述金膜的厚度为15～25nm。

作为包覆金膜的硅纳米锥阵列的进一步改进：

优选地，硅衬底为其晶面为(100)的单晶硅片。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述包覆金膜的硅纳米锥阵列的制备方法包括单层胶体晶体模板的制作，特别是完成步骤如下：

步骤1，先通过气-液界面自组装技术将球直径为250～350nm的聚苯乙烯胶体球于硅衬底上合成单层胶体晶体模板，再将其上合成有单层胶体晶体模板的硅衬底置于流量为30～40cm³/min、压力为3～3.4Pa的六氟化硫气氛中等离子体刻蚀3～4min，得到其上置有硅纳米锥有序阵列的硅衬底；

步骤2，使用离子束溅射沉积技术或热蒸发沉积技术，于其上置有硅纳米锥有序阵列的硅衬底上沉积金膜，制得包覆金膜的硅纳米锥阵列。

作为包覆金膜的硅纳米锥阵列的制备方法的进一步改进：

优选地，硅衬底为其晶面为(100)的单晶硅片。

优选地，等离子体刻蚀的功率为180～220W。

优选地，离子束溅射沉积金膜时的沉积电流为18～22mA、时间为3～5min。

为解决本发明的又一个技术问题，所采用的又一个技术方案为：上述包覆金膜的硅纳米锥阵列的用途为，

将包覆金膜的硅纳米锥阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上附着的盐酸克伦特罗的含量。

作为包覆金膜的硅纳米锥阵列的用途的进一步改进：

优选地，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm或785nm、输出功率为4～6mW、积分时间为8～12s；尤为波长为785nm的激发光属近红外光源，易于实现光纤的耦合，极利于便携化盐酸克伦特罗的痕量检测。

相对于现有技术的有益效果是：