金纳米空心圆台阵列表面增强拉曼散射基底及检测方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
金纳米空心圆台阵列表面增强拉曼散射基底及检测方法


[0001]本专利技术涉及纳米光学
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]与传统拉曼光谱相比，表面增强拉曼散射光谱(surface enhanced Raman scattering，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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]本专利技术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。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]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。
[0009]本专利技术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。
[0010]本专利技术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。
[0011]本专利技术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。
[0012]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：
[0013]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；
[0014]步骤2：通过近场扫描光学显微镜分析样品的光学特性；
[0015]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；
[0016]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；
[0017]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。
[0018]进一步地，所述步骤1中，金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底样品的制备方法如下：
[0019]S1：制备模板；
[0020]S2：对所述模板进行不对称刻蚀得到带锥形纳米孔的模板；
[0021]S3：在步骤S2的锥形纳米孔中溅射金；
[0022]S4：向溅射有金的锥形纳米孔以及模板上沉积铜得到涂覆有金的带圆台的铜基片且所述铜片具有圆台基台；
[0023]S5：将步骤S4的铜基片从模板上剥离并再次在锥形纳米孔中镀金，反复多次即得到金纳米空心圆台阵列结构。
[0024]进一步地，所述步骤S1中，用
209
Bi
31+
离子以9.5MeV u
‑1的初始动能照射厚度为30mm的聚碳酸酯箔得到带离子轨迹的模板。
[0025]进一步地，所述步骤S2中，刻蚀采用的蚀刻剂是甲醇和氢氧化钠的混合水溶液。
[0026]本专利技术优选的基于金纳米空心圆台阵列结构的拉曼光谱检测方法，所述有机溶液为罗丹明6G溶液。
[0027]本专利技术优选的基于金纳米空心圆台阵列结构的拉曼光谱检测方法，所述罗丹明6G溶液的浓度为10
‑6mol/L，10
‑8mol/L和10
‑
12
mol/L。
[0028]本专利技术配制三种不同浓度的罗丹明6G溶液用于检验上述金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，在检测有机分子的灵敏度和分辨率上的优势。
[0029]本专利技术优选的基于金纳米空心圆台阵列结构的拉曼光谱检测方法，所述步骤3中，将某一浓度的有机溶液滴到基底样品上后自然风干，所述步骤4中，光谱数据测量完之后用酒精将基底样品清洗干净，晾干以后后用另外两种浓度的有机溶液重复操作两次。
[0030]本专利技术具有如下的优点和有益效果：
[0031]1、本专利技术的金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，具有空心圆台阵列结构，其形貌和尺寸均一，同时具有圆柱，圆环，圆锥几种结构的形状特征，是能用于拉曼光谱分析的一种新型形貌。
[0032]2、本专利技术通过近场扫描光学显微镜分析金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底的光学特性，分析看出该基底对光强具有很强的聚焦能力，可用于拉曼光谱检测。
[0033]3、本专利技术通过配置不同浓度的罗丹明6G溶液，通过金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底对不同浓度的罗丹明6G溶液进行拉曼光谱测试，实现对较低溶度的溶液进行光谱辨析，表现出高的灵敏度。
[0034]4、本专利技术与传统的拉曼光谱检测基底相比，具有更高的检测灵敏度，具有检测更
大波长范围的能力。基底由高密度的金纳米空心圆台结构构成，可以更加方便快捷的检测到各个波长的光波。
[0035]5、本专利技术提供的基于金纳米空心圆台阵列结构的基底具有宽带响应和高效等离子体近场增强效果，可适用于光学聚焦，可以分析很大波长范围内的光强变化。在拉曼光谱检测、纳米尺度的光操控等领域具有重要意义。
附图说明
[0036]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0037]图1为本专利技术金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底的不同放大倍数的SEM图，其中(a)是放大1万倍的SEM图，(b)是放大3万倍的SEM图。
[0038]图2为近场扫描光学显微镜对金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底的扫描图，其中2(a)是二维图，2(b)是三维图。
[0039]图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，其特征在于，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。3.根据权利要求1或2所述的一种金纳米空心圆台阵列结构表面增强拉曼散射基底，其特征在于，所述基片为铜薄膜，所述铜薄膜的厚度为10
‑
20μm。4.基于金纳米空心圆台阵列结构的拉曼光谱检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备如权利要求1
‑
3任一项所述的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：根据步骤2获得的光学特性，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏港，肖敏，崔颂雅，吴心成，吴斌，付永启，闫逸君，吴伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：