[发明专利]基于电子动态调控金属表面浸润性以提高拉曼检测的方法

说明书

本发明涉及一种基于电子动态调控金属表面浸润性以提高拉曼检测的方法，利用乙酸辅助飞秒激光双脉冲序列加工金属后其表面疏水低粘附的特性，提高基底拉曼检测能力，属于飞秒激光应用技术领域。本发明中利用乙酸辅助飞秒激光脉冲序列加工金属表面，通过选择合适的激光参数和扫描速度，得到了有序的三维锥状结构，该结构使得金属表面疏水性提高，可使分析物分子液滴收缩聚合在有限的空间，之后在结构化的表面上沉积银纳米粒子，为拉曼检测提供电场增强“热点”，从而可以用于低浓度待测分析物的检测。本方法简单高效，成本低，使加工所用时间缩短了一半，并提了加工质量，有效地改善了金属表面疏水性，提高了样品表面增强拉曼检测能力。

技术领域

本发明涉及一种基于电子动态调控金属表面浸润性以提高拉曼检测的方法，利用乙酸辅助飞秒激光双脉冲序列加工金属后其表面疏水低粘附的特性，提高基底拉曼检测能力，属于飞秒激光应用技术领域。

背景技术

表面增强拉曼检测作为一种简单、高效的检测手段，被广泛的应用于生物分子检测、化学成分分析、分子结构分析等领域，其低浓度检测能力对于生物医学、化学等领域探测早期病变细胞和有毒有害物质具有重要的意义，因而表面增强拉曼基底的制备也成为制造业的一大研究热点。

表面增强拉曼基底的制备方法主要有，在原有基底上沉积等离子体纳米粒子或者采用自上而下的方法(电子束刻蚀、离子束刻蚀等)加工出特定形状具有等离子增强的“热点”结构。在文章“De A F,Gentile F,Mecarini F,et al.Breaking the diffusion limitwith super-hydrophobic delivery of molecules to plasmonic nanofocusing SERSstructures[J].Nature Photonics,2011,5(11):682-687.”中，作者首次通过将具有超疏水性能的表面与纳米等离子结构结合，实现了局部少分子甚至单分子的拉曼检测，表面的超疏水性能使得低浓度液滴在其表面上自由收缩蒸发，使分析物分子聚集到样品有限区域内，从而相当于提高被检测物的浓度，表面的等离子结构提供了电场增强的“热点”，从而实现了低浓度物质的拉曼检测。然而，目前用于制备表面增强拉曼活性基底的方法大多周期长，成本高，效率低，工艺复杂，影响了其进一步发展。

发明内容

本发明的目的是为了改善表面增强拉曼活性基底制备过程中存在的成本高、工艺复杂、效率低等问题，提供了一种简单、高效的基于乙酸辅助电子动态调控的飞秒激光脉冲加工金属表面获得具有疏水性和拉曼检测能力的拉曼活性基底制备方法。乙酸辅助飞秒激光加工结合真空蒸镀的方法，大大提高了加工效率，缩短了加工周期。

本发明的目的是通过以下技术来实现的。

基于电子动态调控金属表面浸润性以提高拉曼检测的方法，具体步骤如下：

步骤一、利用双脉冲发生装置产生飞秒激光双脉冲序列；

步骤二、将步骤一得到的飞秒激光双脉冲序列垂直入射至样品表面，并经加工物镜聚焦，激光聚焦后的焦点到达样品表面；样品包括金属镍、钛、铜、银、金等；

步骤三、将乙酸溶液滴入放置样品的培养皿中，使其没过样品；

步骤四、在溶液中再次找焦点，确保激光焦点在样品上表面，由于激光在溶液中具有自聚焦效应，此时平移台下降；

步骤五、调节相关光学器件，使入射到样品表面的激光能量在待加工样品的烧蚀阈值之上，并选择合适能量进行加工；

步骤六、采用真空蒸镀膜法在加工后样品表面沉积银纳米粒子；

步骤七、将待检测物质滴在样品表面，由于样品表面具有疏水性，液滴蒸发过程始终保持近球形，随着蒸发作用的进行，液滴将在样品表面收缩聚合成较小的液滴，最终消失；

步骤八、利用显微共焦激光拉曼光谱仪测试液滴收缩区域的表面增强拉曼光谱。