[发明专利]一种SERS芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种SERS芯片及其制备方法，所述SERS芯片包括表面具有多个凹坑的衬底和设置在所述凹坑内的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括设置在所述凹坑内的第一部以及位于所述凹坑外的第二部。本发明先在衬底的凹坑中生长第一纳米粒子，然后在第一纳米粒子的位置生长第二纳米粒子并使得第二纳米粒子长至凹坑外制得芯片，该芯片的制备工艺简单、效率高、成本低、能大规模地生产高性能SERS芯片，能很好的满足商业化的需求。本发明制得的SERS芯片，可重复性高，热点均匀，性质稳定，可大面积生长，灵敏度高，可以进行多次循环使用，从而节约用户成本，并可以实现多种低浓度有机物的检测。

技术领域

本发明涉及表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)技术，特别是一种SERS芯片及其制备方法。

背景技术

拉曼光谱是一种散射光谱，拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。该技术因其快速、简单、可重复、无损伤的定性定量分析优势，而被广泛应用于化学、物理学、生物学和医学等各个领域，在纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构方面也展现独特优势。SERS增强源包括贵金属溶胶和增强基底。

现有的SERS研究中，研究者都集中在制备可控的、可重复的、热点集中的金属纳米结构SERS基底。如专利号：201610658664.6，专利名称为：一种制备有序银纳米球阵列方法的发明专利，采用在有序的铝纳米碗OAB阵列模板样品的表面蒸镀一层10nm厚的银膜，之后OAB模板在500℃下真空退火1h，得到有序的银纳米阵列结构，该方法银纳米球高度有序，尺寸分布大小可调，但蒸镀及退火工艺繁琐，成本较高。专利号：201610327475.0，专利名称：一种大面积表面增强拉曼散射基底及其制备方法，先制备了三维微米结构的模板，蒸镀一层银，形成银纳米颗粒，之后蒸镀一层氧化物，再蒸镀一层银，得到大面积SERS基底，方法虽具有较高的SERS活性，但操作繁琐，不利于商业化生产。专利号：201610929950.1，专利名称：一种贵金属纳米粒子间距可控的SERS衬底制备方法，采用盐酸清洗AAO模板，后采用物理或化学方法获得贵金属纳米粒子团簇，并填满整个AAO模板孔。进一步将AAO模板导致在PMMA上，热处理，使得贵金属团簇浸入到PMMA中，通过盐酸清洗，除去AAO模板，干燥后得到贵金属纳米粒子规则分布的SERS衬底。该方法转移模板及盐酸清洗操作繁琐，将AAO转移到其他模板上很难实现大面积制备，且成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、高度重现、高SERS活性、极佳的均匀性和批次重现性且能够大规模生产的SERS芯片及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种SERS芯片，所述SERS芯片包括表面具有多个凹坑的衬底和设置在所述凹坑内的纳米结构单元，所述纳米结构单元包括设置在所述凹坑内的第一部以及位于所述凹坑外的第二部。

本发明中，所述的纳米结构单元通过自组装方法在衬底的凹坑内形成第一导电材料，然后在所述的第一导电材料的表面原位生长第二导电材料制得。

本发明中，所述自组装方法的实施方式包括但不限于溶剂挥发自组装、主动吸附、亲疏水排斥和吸附、静电吸附等。

本发明中，第二导电材料通过化学沉积生长形成。

优选地，所述的第一导电材料包括一个或多个纳米粒子，纳米粒子的粒径范围为2nm～120nm，优选为2～80nm，更优选为5～30nm。

进一步优选地，所述第一导电材料的纳米粒子为合金结构或者核壳结构。.