[发明专利]氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三维柔性拉曼增强基底及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于拉曼检测技术领域，更具体的说，涉及一种基于氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA复合型三维柔性拉曼增强基底及制备方法和应用。

背景技术

拉曼增强技术作为一种无标记的分析检测手段，由于其极高的灵敏度，近几年来引起了科研人员的广泛关注。科研人员已经做了大量的工作以获得灵敏度高、稳定性好、均一稳定的拉曼增强基底。研究表明，三维拉曼增强基底相比二维增强基底而言，具有较大的比表面积，因而可以增加热点的数量，同时非常利于待测分子的吸附，因此可以获得高灵敏度的拉曼增强信号。目前三维拉曼增强基底主要采用光刻工艺获得，该方法制备过程较为繁琐，生产成本较高而且效率不高，因此限制了其发展。

单一的金属作为拉曼增强基底材料，虽然可以获得一定的拉曼增强效果，但是其表面极易氧化，因而拉曼增强信号的稳定性不好，同时单一的金属其电磁增强效果有限，因此灵敏度受限。而且大多数基底材料不可弯曲，无法实现曲面探针分子的原位检测，极大的限制其应用和推广。

现有技术公开了一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底，该基底为刚性基底，不可弯曲，无法进行曲面探针分子的原位检测，需要对探针分子进行转移，步骤繁琐，消耗时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形聚甲基丙烯酸甲酯胶(PMMA)复合三维柔性拉曼增强基底及制备方法和应用。本发明操作简单、成本低，可实现三维柔性拉曼增强基底的批量化制备，而且获得的拉曼增强信号灵敏度高、稳定性好、均一性高。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三维柔性拉曼增强基底，所述增强基底从下到上依次包括：氧化石墨烯层、银纳米颗粒层和PMMA层。

三维柔性拉曼增强基底结合了氧化石墨烯、银纳米颗粒及金字塔形PMMA，可充分发挥三者的优势：氧化石墨烯作为石墨烯的一种衍生物，相对于石墨烯而言，具有更好的生物兼容性及化学稳定性，因此非常利于生物分子的吸附，而且由于其表面存在的功能团使得氧化石墨烯更易于实现对其表面的特异性修饰，从而可实现对生物分子的特异性检测；银纳米颗粒相比较其他金属颗粒而言，具有更高的检测灵敏度，因而获得的拉曼增强效果更好，氧化石墨烯作为保护层可以防止银纳米颗粒的氧化，提高基底的稳定性；同时利用硅基材料提供金字塔形的基底形貌，金字塔形基底具有周期性的表面结构和较大的比表面积，可以通过增强热点数量的方法提高拉曼增强的灵敏度，PMMA还具有极好的透光性，入射激光能穿透PMMA层到达探针分子，有利于拉曼增强的检测。且作为柔性基底，其具有比较好的柔韧性，可实现曲面的原位检测。

本发明公开了一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三维柔性拉曼增强基底的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备金字塔形硅基底；

(2)在金字塔形硅基底表面镀一层银膜，经过退火得到银纳米颗粒；

(3)在有银纳米颗粒的金字塔硅上涂上PMMA；

(4)将步骤(3)中得到的金字塔形硅基底放在氢氧化钠溶液中腐蚀掉硅片，去氢氧化钠溶液，得到银纳米颗粒/金字塔形PMMA；

(5)将氧化石墨烯溶液到涂覆银纳米颗粒/金字塔形PMMA表面，晾干，即得。

进一步地，所述的硅基底材料为单晶硅。

进一步地，所述步骤(1)中，利用湿法腐蚀工艺制备金字塔形硅基底。

进一步地，所述步骤(2)中，用热蒸镀的方法在硅基底表面镀一层银膜。

优选的，所述的银纳米颗粒的直径为20-90nm，平均直径为56nm。

进一步地，所述的氧化石墨烯溶液涂覆过程采用立刻dip-coating的方法。

上述制备的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三维柔性拉曼增强基底在获得拉曼增强光谱中的应用。

本发明有益效果：

本发明提供的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三维拉曼增强柔性基底，解决了其单独作为拉曼增强基底的不足，有效的综合了各自的优势，因此可获得灵敏度高、稳定性好、均一性高的拉曼增强信号；而且该制备方法，无毒无污染，操作简单，省去了繁琐的步骤；关键点在于这是第一次实现基于氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三维柔性拉曼增强基底的制备。相比于现有技术的刚性基底，本发明的柔性基底可实现曲面探针分子的原位检测，更具有实用性和可行性。

附图说明