[发明专利]一种拉曼增强结构及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于微纳加工及农药检测技术领域，提供了一种拉曼增强结构及其制备方法和应用，该拉曼增强结构的制备方法包括以下步骤：取一铜基石墨烯基底；用纳米锥型针尖以预设的周期和预设的力对铜基石墨烯基底的表面进行压痕处理，以在铜基石墨烯基底上形成若干个呈方形阵列分布的凹坑；基于磁控溅射的方法，将金纳米粒子溅射至铜基石墨烯基底的表面，并使得金纳米粒子落入至凹坑内，以在铜基石墨烯基底的表面和凹坑内形成金纳米颗粒层，得到所述拉曼增强结构。本发明通过以铜基石墨烯作为基底，可以提高基底的化学增强，同时，本发明通过将金纳米颗粒与基底结合，以及在基底上加工出呈方形阵列分布的锥型凹坑，可以使结构的拉曼信号大幅增强。

技术领域

本发明属于微纳加工及农药检测技术领域，尤其涉及一种拉曼增强结构及其制备方法和应用。

背景技术

表面增强拉曼从20世纪70年代被发现后，便凭借其准确的单一性，高效性活跃在生命检测、环境分析、药物合成等领域。由于拉曼所选激光器的波长设定，故在选择材料时，大多考虑与波长处在同一范围的金属(如金、银、铜等重金属)。其中，能够使得拉曼信号增加，并且能提升拉曼检测的基底被称为拉曼增强基底。同样，为了进一步增大表面增强效果，需要在基底表面加工出不同的微纳结构，从而获得更多的热点，进而增大拉曼信号。现今，国内外国内外对表面增强的研究主要在于通过化学方法合成纳米粒子和通过纳米加工制造出微纳结构。然而，由于单一的通过化学方法合成的纳米粒子这一途径，有着可重复性差以及无法长期保存的问题；传统的微纳加工具有经济性差，环境要求高，过程复杂的缺点，而且采用其他方法难以制备出形状复杂的微纳结构。故如何通过经济简单的加工方法制造出重复性强且可以长期保存的基底成为了新的挑战。

另外，西维因为氨基甲酸酯类杀虫剂，广泛用于防治稻飞虱、叶蝉、蓟马、豆蚜、大豆食心虫、棉铃虫及果树害虫、林业害虫等。由于其强效杀虫性，当人体接触后会产生呕吐、痉挛等症状。由于其具有对人强危害性，所以对西维因进行检测时必要的。目前，对西维因等农药的检测方法有很多，主要分为：红外光谱、荧光光谱、表面增强拉曼法等。其中，相对于表面增强拉曼法，红外光谱和荧光光谱的缺点表现为可重复率低，且所需环境较表面增强拉曼高，故综合考虑可选用拉曼光谱对西维因进行检测。

然而，现有的拉曼增强结构(基底)的增强效果较差，其不便于对低浓度的西维因进行检测。因此，有必要研究一种适用于西维因检测的拉曼增强结构。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种拉曼增强结构，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种拉曼增强结构，其包括：

铜基石墨烯基底，其表面上设有若干个呈方形阵列分布的凹坑；所述凹坑为锥型结构；

金纳米颗粒层，设置在所述铜基石墨烯基底的表面以及所述凹坑内。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述铜基石墨烯基底是通过在铜箔表面上沉积一层石墨烯薄膜制得。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述凹坑为四棱锥结构。

作为本发明实施例的另一种优选方案，横向和/或纵向方向上相邻的两个所述凹坑的间距为1～5μm。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述凹坑的深度为100～300nm。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述金纳米颗粒层的厚度为5～10nm。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述拉曼增强结构的制备方法，其包括以下步骤：

取一铜基石墨烯基底；

用纳米锥型针尖以预设的周期和预设的力对铜基石墨烯基底的表面进行压痕处理，以在铜基石墨烯基底上形成若干个呈方形阵列分布的凹坑；