[发明专利]一种SERS芯片的制备方法

说明书

本发明提供了SERS芯片包括表面具有多个凹坑的衬底和设置在凹坑内的纳米结构单元，纳米结构单元包括一个或多个金属纳米棒，金属纳米棒上部伸出凹坑。本发明通过使金属纳米棒的一端露出凹坑，裸露在外面的SERS活性物质具有高的均匀性和稳定性，本发明的制备方法简单、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。

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芯片的制备方法。

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的SERS芯片以及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个目的在于提供一种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一个或多个金属纳米棒，所述金属纳米棒上部伸出所述凹坑。

纳米棒可以是纳米柱、纳米线、纳米针、纳米锥等呈长条形的纳米结构。

本发明中，所述凹坑在所述衬底的整个表面上间隔分布，即凹坑与凹坑之间形成有间隙，而非连接成一体。

本发明中，表面具有多个凹坑的衬底可以是具有相同规格的凹坑或不同规格的凹坑的衬底，优选采用具有多种规格的凹坑的衬底。

其中，所述凹坑的规格由所述凹坑周向的轮廓形状、凹坑的体积、凹坑的开口面积限定，当二个凹坑的周向的轮廓形状、凹坑的体积、凹坑的开口面积三个中的任意一个不同时，视为二种规格。

进一步优选地，设每平方厘米的面积内所述凹坑的个数为N个，该N个凹坑至少具有N/10种规格，再进一步优选至少具有N/8种规格，更优选至少具有N/6种规格，最优选至少N/3种规格。