[发明专利]一种飞秒激光制备表面增强拉曼散射基底的方法

说明书

本发明涉及纳米材料加工技术领域，具体涉及一种飞秒激光制备表面增强拉曼散射基底的方法，包括成膜溶液的配制→制备Ag/PVP薄膜→飞秒激光蚀刻薄膜→显影，得到表面增强拉曼散射基底，本发明制造简单，基底成本低廉，便于使用和保存、具有很强的增强能力和很好的稳定性及重现性，是一种优良的新SERS基底材料。

技术领域

本发明涉及纳米材料加工技术领域，具体涉及一种飞秒激光制备表面增强拉曼散射基底的方法。

背景技术

近年来关于表面增强拉曼散射(SERS)效应研究的文献越来越多，SERS技术的一个重要特征就是具有活性基底，即分析物分子吸附到基底表面上才能表现出很强的拉曼增强效应。因此，分子所吸附的载体很关键，新型、高效的活性基底的研究一直是SERS领域研究的一个热点。新活性基底的不断发现拓展了SERS技术的应用范围。一种优良的活性基底应具备的特征有：制备成本低、制备过程简单、所用试剂绿色无污染、便于使用和保存、具有很强的增强能力和极佳的稳定性及重现性。因此，制备具有上述优良性能的活性基底一直以来都是SERS研究工作者所追求的目标。

SERS是一种表面效应，基底的制备决定了SERS的运用前景。在表面增强拉曼光谱的研究中，发现了一种重要的现象，就是“热点”现象。制备“热点”多、分布可控的高活性SERS基底成为该技术领域必须攻克的难题。贵金属胶体是活性基底使用最广泛、制备最简便的一类，目前主要集中在贵金属粒子、粗糙化处理的电极、膜等的制备。金胶和银胶的经典制备虽然比较简单，但这种基底加入分析物后，聚集体的形态、聚集程度都不具有可控性，SERS重现性也差。粗超化电极这种制备方法简单、快速，但其可控性不强，无法保证活性基底的有序、均一性，基底表面形貌无序、影响因素多、重现性差。

并且，作为最常用的银的微纳结构，因为在空气中很容易被氧化导致它的化学稳定性比较差，这样就严重制约了它的长期使用。因此，到目前为止人们已经采取了各种尝试来提高银衬底的化学稳定性，同时也需要避免对其拉曼增强效果造成明显的负面影响。为了达到这个目的，目前最常用的方法是用一层稳定保护层来覆盖银衬底，常用的覆盖层有二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、以及石墨烯等碳膜材料，然而，这种方式面临最主要的问题就是要想形成一层具备稳定、超薄、无孔的保护层，需要的制备工艺过程通常比较繁琐、复杂并且费时，另外这样的制备工艺都需要预先对衬底进行特殊处理，且制备过程也要求严格控制反应条件，反应时间也较长。

因此，我们迫切需要找到一种简单易行的方法来制备一种稳定性能得以提升，并且保障银的拉曼增强能力不受显著影响的银衬底。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种飞秒激光制备表面增强拉曼散射基底的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明的飞秒激光制备表面增强拉曼散射基底的方法，包括以下步骤：

步骤1)成膜液配制：配制含聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银的水溶液；

步骤2)制膜：将成膜液滴在成膜基底上旋涂，干燥后得到薄膜；

步骤3)蚀刻：将薄膜放在三维纳米位移台上，采用飞秒脉冲激光直写，在薄膜上扫描即可以蚀刻出大面积的银纳米结构；

步骤4)显影：把蚀刻好的薄膜，放置于乙醇中浸泡一段时间，取出，再放到热水中浸泡一段时间后，再取出，吹干，得到银微纳结构基底。

进一步的，所述成膜液中：聚乙烯吡咯烷酮的摩尔浓度范围为0.18～0.22mol/L；硝酸银的摩尔浓度范围为0.1～0.2mol/L。

本发明中PVP含量太低，成膜性不好；PVP含量过高，导致银纳米颗粒团簇变大，导致拉曼增强变差；