【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面增强拉曼散射芯片检测领域，具体是涉及一种有序与无序结构集成的纳米花sers芯片及其制备方法。
技术介绍
1、表面增强拉曼光谱(surface-enhanced raman spectroscopy，sers)是一种具有单分子灵敏度和无标记优势的分子指纹光谱，它被广泛应用于化学分析、环境监测、分子诊断和疾病筛查等领域。基于sers的分子检测通常是通过贵金属纳米结构中的微小间隙所产生的局域表面等离子体共振效应引起的局域场增强来实现的。在亚10 nm的间隙热点增强区域，sers芯片增强因子可达到1010以上，利用这个特性可用于检测出超低浓度的物质。
2、无序结构的sers芯片其表面粗糙度大且热点分布密集，检测灵敏度较高，通常由自下而上方式制备得到，由于其成本低廉及制备简单的优势在sers制备中广泛使用。无序结构的sers芯片的纳米结构单元是随机排列的，其热点分布的随机性降低了sers基底检测信号的重复性，在很大程度上限制了sers基底的实际应用。有序结构的sers芯片的纳米结构单元排列遵循周期分布，通常由自上而下方式制备得到，其产生的热点保持良好的均一性，在sers检测中具有良好的信号重复性。然而，对于有序结构的sers芯片的制备，通常需要大型昂贵的设备，且由于严格的制备工艺限制，即使使用最先进的纳米制备技术，构建高灵敏度的亚10 nm间隙的有序周期阵列sers芯片仍然十分具有挑战性。因此，开发一种简单的低成本sers芯片以实现检测的高灵敏和高重复性具有重要意义。本专利技术旨在开发一种基于有序无序集成的纳
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种有序与无序结构集成的纳米花sers芯片及其制备方法，以解决传统sers芯片的检测重复性和灵敏度互为制约的问题，实现sers检测中重复性和高灵敏度的高度统一。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、有序与无序结构集成的纳米花sers芯片，包括基底层、有序周期性纳米结构阵列金属层、无序纳米片金属层，纳米花结构金属层；
4、所述纳米花结构金属层及无序纳米片金属层附着在有序周期性纳米结构阵列金属层表面；
5、所述有序周期性纳米结构阵列金属层附着在基底层表面。
6、可选的，所述基底层可为聚碳酸酯柔性薄膜或硅片；优选聚碳酸酯柔性薄膜。
7、可选的，有序周期性纳米结构阵列为纳米柱或纳米球。
8、可选的，所述有序周期性结构阵列金属层的材质为金、银、铂或铜的一种或多种复合。
9、可选的，所述纳米花结构金属层及无序纳米片金属层的材质相同，为金或银的一种或多种复合。
10、可选的，所述有序周期性纳米结构阵列的周期p为450～500nm，直径d的范围为200～300 nm，高度h为50～150 nm。优选的，有序周期性纳米结构阵列的周期p为500nm，直径d为240nm，高度h为150nm。
11、可选的，所述纳米花结构金属层的单元纳米结构可为无序的纳米片、纳米线、纳米球结构。
12、一种基于纳米花结构的高重复性sers芯片的制备方法，它包括下述步骤：
13、1）利用纳米压印技术在基底上压印得到周期性纳米结构阵列图案；
14、2）利用氧等离子体刻蚀技术将第一步得到的纳米结构阵列进行刻蚀；
15、3）利用磁控溅射技术将金属层沉积在基底表面得到有序周期性纳米结构阵列金属层；
16、4）采用电化学沉积技术将电解液中金属离子还原成金属纳米结构沉积到有序周期性纳米结构阵列金属层表面，得到金属纳米花结构sers芯片。
17、在步骤4）中，电化学沉积电流大小可根据有序周期性阵列金属基底阴极调节，电解液为带有金属离子的溶液，电沉积时间为10～60min。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
19、1、本专利技术通过利用周期纳米结构阵列的有序性，有效增强sers芯片的检测重复性。芯片中有序周期性纳米结构阵列促使光激发产生的等离激元局域电磁场热点的位置及强度分布均匀，确保每次sers检测所获信号高度一致，减少检测结果的偏差与不确定性。
20、2、纳米花结构的热点均匀分布于内部纳米片边缘，且纳米花结构之间间隙小，能提供更强的热点强度。同时，无序交错的纳米片结构本身具备较高的强电场强度，提升芯片对目标物质检测的灵敏度，能够精准探测到极低浓度的物质。
21、3、将有序的周期性纳米结构阵列与无序的纳米片、纳米花结构创新性地集成于一体，实现有序结构保证检测重复性，无序结构提升热点密度和强度的协同效应。解决传统sers芯片检测重复性和灵敏度相互制约的难题，实现两者的高度统一。
22、4、本专利技术的制备工艺稳定可靠。纳米压印技术能够精准地将镍模板上的图案转移到基底表面；氧等离子体刻蚀技术可对纳米结构阵列进行精细刻蚀，最终能够制备出表面均一、重复性高的sers检测芯片，保证产品质量的稳定性和一致性。
23、5、本专利技术在生化传感、食品安全和环境监测等实际应用中具有广阔的应用前景。
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1.有序与无序结构集成的纳米花SERS芯片，其特征在于，包括基底层、有序周期性纳米结构阵列金属层、无序纳米片金属层，纳米花结构金属层；
2.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花SERS芯片，其特征在于，所述基底层为聚碳酸酯柔性薄膜或硅片。
3.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花SERS芯片，其特征在于，有序周期性纳米结构阵列为纳米柱或纳米球。
4.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花SERS芯片，其特征在于，所述有序周期性结构阵列金属层的材质为金、银、铂或铜的一种或多种复合。
5.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花SERS芯片，其特征在于，所述纳米花结构金属层及无序纳米片金属层的材质相同，为金或银的一种或多种复合。
6.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花SERS芯片，其特征在于，所述有序周期性纳米结构阵列的周期p为450～500nm，直径d的范围为200～300 nm，高度h为50～150nm。
7.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花SERS芯片，其特征在于，所述纳
8.一种基于纳米花结构的高重复性SERS芯片的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
9.如权利要求8所述一种基于纳米花结构的高重复性SERS芯片的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述利用纳米压印技术在基底上压印得到周期性纳米结构阵列图案，具体的：在40bar压力和150℃温度下，利用纳米压印技术将镍模板上的纳米图案转移到聚合物基底表面得到纳米结构阵列图案，所述镍模板为纳米孔洞阵列镍模板，聚合物基底的材料为聚碳酸酯或聚二甲基硅氧烷。
10.如权利要求8所述一种基于纳米花结构的高重复性SERS芯片的制备方法，其特征在于，在步骤4）中，电化学沉积电流大小根据有序周期性阵列金属基底阴极调节，电解液为带有金属离子的溶液，电沉积时间为10～60min。
...【技术特征摘要】
1.有序与无序结构集成的纳米花sers芯片，其特征在于，包括基底层、有序周期性纳米结构阵列金属层、无序纳米片金属层，纳米花结构金属层；
2.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花sers芯片，其特征在于，所述基底层为聚碳酸酯柔性薄膜或硅片。
3.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花sers芯片，其特征在于，有序周期性纳米结构阵列为纳米柱或纳米球。
4.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花sers芯片，其特征在于，所述有序周期性结构阵列金属层的材质为金、银、铂或铜的一种或多种复合。
5.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花sers芯片，其特征在于，所述纳米花结构金属层及无序纳米片金属层的材质相同，为金或银的一种或多种复合。
6.如权利要求1所述有序与无序结构集成的纳米花sers芯片，其特征在于，所述有序周期性纳米结构阵列的周期p为450～500nm，直径d的范围为200～300 nm...
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