[发明专利]一种柔性表面增强拉曼光谱基底的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种柔性表面增强拉曼光谱基底的制备方法及其应用。所述方法的主要思想是在阳极氧化铝模板表面涂覆一层防吸附材料，然后沉积活性金属材料层，再通过原位固化或者粘附一层有机材料作为支撑层，将此支撑层从阳极氧化铝模板表面揭下得到带有结构的活性金属材料层作为表面增强拉曼的基底。另外，为了实现顺利转移，在活性金属材料层或者在有机材料层上我们会增加一层增强吸附的材料层，保证结构转移的完整性。所制备的具有多孔结构的表面增强拉曼光谱基底均匀性好、重复率高、结构容易控制，并且模板可以重复使用，该方法成本低廉，适用于规模化产业应用。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域。更具体地，涉及一种柔性表面拉曼增强光谱基底的制备方法及其应用。

背景技术

表面增强拉曼光谱技术可提供单分子水平待测物的分子指纹信息，具有高灵敏度和高准确度等优点，因此，该技术在医疗检测、生物成像、食品安全、危险品检测、环境污染物检测等领域有着巨大的应用价值。然而，目前表面增强拉曼光谱技术在实际生活中的应用案例却很少，其中一个重要原因就是缺少综合性能良好的表面增强拉曼光谱基底，这种基底除了要具有高的表面增强因子之外，还应具有均匀性和重复性好、方便使用、成本低廉的特点。高的表面增强因子要求基底表面在激光激励下产生极强的电磁场，达到这种要求需要基底表面具有一些特殊微结构，例如表面粗糙以提供带有小曲率半径的尖端，极窄的金属结构间的空隙以产生间隙等离激元。要达到均匀性和重复性好，需要基底表面的金属微观结构均一而且可控，这种结构可以采用半导体微加工制得，然而其成本较高。显微拉曼分析所用激光光斑直径很小，约为1000 nm，而半导体微加工工艺所得到的微结构尺寸为同一量级，从而可能导致样品表面分析区域的不均匀，因此，表面增强拉曼基底的微结构尺寸要远小于1000 nm。另一方面，目前实用的表面增强拉曼基底均以硅等硬质材料为衬底基片，进行拉曼检测时，需要用溶剂将待测物质提取，并滴加到基底表面，溶剂挥发后在进行拉曼检测。这种方案存在一些局限性，例如，该方案需要用溶剂提取待测物质，操作不够简单，并且不能实现待测物的原位检测，另外，滴加到基底表面的溶液干燥后，通常溶液中的分子在基底表面分布不均，即咖啡环效应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服目前半导体加工工艺的难以制备极微小结构，成本高，以及硬质基底操作复杂，不能原位检测的缺陷和不足，提供一种增强因子高，成本低的柔性表面增强拉曼基底的制备方法。利用该方法可以得到尺寸远小于1000 nm，均匀可控的金属微结构，由于采用透明的柔性基底，从而不仅可以像采用硬质衬底的表面增强拉曼光谱基底一样使用，而且采用背入射模式，可以方便快速地进行痕量物质的原位检测。

本发明的目的是提供一种基于阳极氧化铝模板的柔性表面拉曼增强光谱基底的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述制备方法得到的表面增强拉曼基底的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种柔性表面拉曼增强光谱基底的制备方法，包括以下步骤：

本发明提供了一种柔性表面拉曼增强光谱基底的制备方法，该方法所用的有机材料支撑层柔软透明，得到的表面增强拉曼光谱基底的上的活性金属层表面具有规则的均匀可控的纳米孔结构，进行检测时可采用正面和背面两种方向的检测光照射。所述制备方法包括以下步骤：

S1.将阳极氧化铝模板表面涂覆一层低表面能材料，低表面能材料会降低阳极氧化铝表面与S2所述活性金属材料层的粘附性。

S2.在模板表面制备一层活性金属材料层；所述活性金属材料为金、银、铝、铂和铜中的至少一种；所述活性金属层制备方法为热蒸发法、电子束蒸镀法和磁控溅射法中的一种；所述的活性金属层厚度为2~200 nm。

S3.在金属表面蒸镀一层金属材料粘附层，该层材料将提高S2所述金属镀层与S4所述有机材料支撑层的粘附性；所述金属材料为铬和钛中的至少一种；所述金属层厚度为1~20nm。