[发明专利]金纳米空心圆台阵列表面增强拉曼散射基底及检测方法

说明书

本发明公开了金纳米空心圆台阵列表面增强拉曼散射基底及检测方法，解决了现有的金纳米阵列表面增强拉曼散射基底缺少空心圆台结构，拉曼光谱检测波长范围较窄，检测分辨率不高的技术问题。本发明包括基片和基片上的若干个金纳米空心圆台，所述金纳米空心圆台的高度为800‑1200nm，顶部外直径为120‑180nm，底部外直径为350‑450nm，厚度为30‑50nm，密度为1‑3个/μm²，并公开了采用该金纳米空心圆台阵列进行有机物的拉曼检测分析。本发明对有机分析具有更高的检测灵敏度，具有检测更大波长范围等优点。

技术领域

本发明涉及纳米光学技术领域，具体涉及金纳米空心圆台阵列表面增强拉曼散射基底及检测方法。

背景技术

拉曼散射光谱使分子具有“指纹”，在分子传感和生物领域引起了特别的研究兴趣。

与传统拉曼光谱相比，表面增强拉曼散射光谱(surface enhanced Ramanscattering，SERS)具有更高的探测灵敏度，因此在关于吸附在金属表面的生物分子研究方面已迅速得到关注。SERS光谱可实现对微量分析物的检测与分析，这是因其可在亚波长分子范围内实现很大的散射增强以获得高质量的SERS光谱。

SERS的增强机制部分可归因于共振的表面等离激元所产生的巨大局域电磁场，该共振可由特定波长的光在不同形状的金属颗粒或者紧密排列的颗粒群上激发。相互作用的颗粒组成的聚集体，等离子共振可在非常宽的光谱波段被激发。除了电磁场增强之外，金属纳米结构和分子可形成电荷转移复合物,进一步增强SERS。由此产生的整体增强的关键取决于颗粒或聚集的纳米结构的形貌。

基于目前的纳米结构形貌，表面增强拉曼散射光谱检测在一定程度上提高了探测灵敏度，但是进一步拓宽检测波长范围，提高检测分辨率仍然是本领域长期面临的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的金纳米阵列表面增强拉曼散射基底缺少空心圆台结构，拉曼光谱检测波长范围较窄，检测分辨率不高。

本发明通过下述技术方案实现：

一种金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，包括基片和基片上的若干个金纳米空心圆台，所述金纳米空心圆台从顶部到底部尺寸逐渐增大，所述金纳米空心圆台的高度为800-1200nm，顶部外直径为120-180nm，底部外直径为350-450nm，厚度为30-50nm，密度为1-3个/μm²。

本发明开发了一种新的表面增强拉曼散射基底，它是由若干个金纳米空心圆台组成，同时具备圆柱，圆环，圆锥几种结构的形状特征，并且呈上小下大的空心圆台状，其形貌均一，对光强具有很强的聚焦能力，可用于拉曼光谱检测。

本发明优选一种金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，所述若干个金纳米空心圆台在基片上呈均匀分布且在同一平面上平行排列。

本发明优选一种金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，所述基片包括上部的金薄膜和所述金薄膜下的铜薄膜，所述若干个金纳米空心圆台均匀分布在金薄膜上，所述铜薄膜的厚度为10-20μm。

基于金纳米空心圆台阵列结构的拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：

步骤1：制造金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底样品；

步骤2：通过近场扫描光学显微镜分析样品的光学特性；

步骤3：配制不同浓度的有机溶液，将不同浓度的有机溶液滴到步骤1制备的基底样品上；

步骤4：用拉曼光谱仪测试基底样品在不同浓度有机溶液下的光谱数据；

步骤5：分析步骤4得到的光谱数据，得到基底样品对不同浓度有机溶液的检测功能。