一种表面增强拉曼散射基底及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种表面增强拉曼散射基底及其应用方法，包括如下步骤：S1、将拉曼信号分子与金属纳米球原液充分搅拌，使拉曼信号分子偶联在金属纳米球表面，得到偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液；S2、利用EBL技术在平整的金膜上制备鱼骨结构；S3、将偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液滴在制备好的鱼骨结构上，进行超声和加热处理，避免出现金属纳米球团聚现象；S4、通过扫描电子显微镜观察，找出处于鱼骨结构中心区域的单个金属纳米球；S5、用圆偏振光激发所述S4中单个金属纳米球处于其中心区域的鱼骨结构，用拉曼光谱仪收集拉曼信号分子的拉曼光谱信息，并对所收集到的拉曼光谱信息进行分析。

【技术实现步骤摘要】
一种表面增强拉曼散射基底及其应用方法
本专利技术涉及新型功能材料制备应用
，具体涉及一种表面增强拉曼散射基底及其应用方法。
技术介绍
拉曼光谱分析法是对入射光激发后产生的非弹性的散射光谱进行采集分析，通过散射光的频移以得到分子振动等信息，并将其应用于分子结构分析表征的一种研究方法。上世纪70年代，Fleischman等首次发现分子在粗糙银表面的拉曼信号大幅度增强，这一现象被称为表面拉曼增强散射(Surface-enhancedRamanScattering，简称SERS)。表面拉曼增强光谱可以很好的反映分子本身的特征结构，并具有高灵敏度、对样品的非破坏性、操作简便等优点，目前已被广泛应用于电化学、生物分析、传感、食品安全等领域。但是，拉曼光谱本身信号强度很低，大大限制了其检测灵敏度和检测范围。表面增强拉曼散射(Surface-EnhancedRamanScattering，简称SERS)光谱技术可使拉曼信号明显增强，提高其检测的灵敏度。然而研究人员在实验中也逐渐发现了SERS存在的两大普适性问题：一是基底材料的普适性，只有在金、银、铜和一些不常用的碱金属表面能得到较强SERS效应，除此以外的金属体系一直没能在实验中检测出高的SERS效应；二是表面形貌的普适性，只有在粗糙的或具有一定纳米结构的金属表面能得到高SERS活性，表界面研究中常用到的平滑表面乃至单晶表面均无法用于SERS研究，这使得SERS技术在很长一段时间内并未被表面科学家所认可。至此，拉曼光谱信号强度低的问题一直未被解决。专利
技术实现思路
为此，为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出一种表面增强拉曼散射基底及其应用方法。本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：一种表面增强拉曼散射基底的应用方法，包括如下步骤：S1、将拉曼信号分子与金属纳米球原液充分搅拌，使拉曼信号分子偶联在金属纳米球表面，得到偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液；S2、利用EBL技术在平整的金膜上制备鱼骨结构；S3、将所述S1中偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液滴在所述S2中制备好的鱼骨结构上，进行超声和加热处理，避免出现金属纳米球团聚现象；S4、通过扫描电子显微镜观察所述S3的结果，找出处于鱼骨结构中心区域的单个金属纳米球；S5、用圆偏振光激发所述S4中单个金属纳米球处于其中心区域的鱼骨结构，用拉曼光谱仪收集拉曼信号分子的拉曼光谱信息，并对所收集到的拉曼光谱信息进行分析。进一步的，所述S1中的选用对巯基苯甲酸作为拉曼信号分子。进一步的，所述S1包括：S11、用无水乙醇对金属纳米球原液进行稀释，用离心机对已经稀释后的金属纳米球原液进行离心，离心完成后去除上清液；S12、对S11中去除上清液后的原液再次加入无水乙醇，再次进行离心操作，离心完成后去除上清液，加入去离子水；S13、对S12中所完成后的溶液加入对巯基苯甲酸溶液，置于磁力搅拌机上搅拌，使对巯基苯甲酸分子与金属纳米球充分结合；S14、对S13中所完成后的溶液加入去离子水稀释，并进行离心操作，以去除溶液中多余的未与金属纳米球偶联的对巯基苯甲酸分子；S15、对S14中完成后的溶液，加入去离子水，得到偶联了对巯基苯甲酸分子的金属纳米球溶液。进一步的，所述S2包括：S21、准备玻璃基底，利用多控镀膜仪在玻璃城地上堵上Ti和Au；S22、利用匀胶机将负性光刻胶均匀地旋涂在经过S21处理后的基底表面，加热使光刻胶完全固化；S23、利用电子束曝光机对经过S22处理后的基底图形进行曝光；S24、把经过S23处理后的基底浸泡在显影液中，除去没有被曝光的光刻胶；S25、在进过S24处理后的基底上再次镀上一层金膜；S26、将经过S25镀过膜的基底浸泡在除胶剂中，除去曝光区域的光刻胶及其上方的金膜，既完成鱼骨结构的制作。进一步的，所述S5中所述激发拉曼光谱信息采用激光器照射，其包括：S51、在激光器出口处放置一个偏振片，所述偏振片的轴向与激光的偏振方向相同；S52、在偏振片后放置一个1/4玻片，使经过所述偏振片的出射光垂直入射到所述1/4玻片上，所述1/4玻片可活动，用以调节线偏振光的偏振方向与1/4玻片的慢轴方向的夹角。进一步的，所述S52中：当经过偏振片的线偏振光的偏振方向与1/4玻片的慢轴方向夹角为时，线偏振光可被转化为圆偏振光。一种表面增强拉曼散射基底，包括：金属纳米球、玻璃基底、鱼骨结构，所述鱼骨结构设置于玻璃基底上，所述金属纳米球位于所述鱼骨结构的中心。进一步的，所述鱼骨结构呈闭合环状设置于玻璃基底上。进一步的，所述金属纳米球位于闭合环状的鱼骨结构中心。进一步的，所述金属纳米球为金纳米球或银纳米球。与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：本专利技术通过对鱼骨结构的制备、NPFS系统的组装进行了详细的介绍，研究了NPFS系统的SERS增强特性，经过对拉曼光谱的分析与讨论，得出实验结论：沿衬底表面传播的SPP场能够直接影响NPFS系统的SERS增强能力，球膜间隙处由鱼骨结构耦合的SPP场强度越大，系统的拉曼增强能力也就越大。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种表面增强拉曼散射基底的应用方法中S2所制备的鱼骨结构示意图；图2是本专利技术一种表面增强拉曼散射基底的应用方法中S4所单个金属纳米球处于鱼骨结构中心区域的示意图；图3是本专利技术一种表面增强拉曼散射基底的应用方法中通过S5步骤实验得出的拉曼光谱图。图4是本专利技术一种表面增强拉曼散射基底中鱼骨结构示意图；图5是本专利技术一种表面增强拉曼散射基底的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例子仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在此先引入两个概念：其一，具有定向耦合SPP(SurfacePlasmonPolariton，表面等离激元)功能的“鱼骨结构”，它是由多个亚波长大小的纳米槽组成，这些纳米槽是通过EBL(electronbeamlithography，电子束暴光系统)技术在平整金膜上制备得来的。纳米槽交替排列，组成的衬底结构形状宛如鱼的骨头，因此我们称这种结构为“鱼骨结构”。由于鱼骨结构这种特殊的排列方式，使其具有了一种非常有趣的等离子体响应特性。即，沿鱼骨阵列左右两侧传播的SPP波的强度大小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面增强拉曼散射基底应用方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将拉曼信号分子与金属纳米球原液充分搅拌，使拉曼信号分子偶联在金属纳米球表面，得到偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液；/nS2、利用EBL技术在平整的金膜上制备鱼骨结构；/nS3、将所述S1中偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液滴在所述S2中制备好的鱼骨结构上，进行超声和加热处理，避免出现金属纳米球团聚现象；/nS4、通过扫描电子显微镜观察所述S3的结果，找出处于鱼骨结构中心区域的单个金属纳米球；/nS5、用圆偏振光激发所述S4中单个金属纳米球处于其中心区域的鱼骨结构，用拉曼光谱仪收集拉曼信号分子的拉曼光谱信息，并对所收集到的拉曼光谱信息进行分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面增强拉曼散射基底应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将拉曼信号分子与金属纳米球原液充分搅拌，使拉曼信号分子偶联在金属纳米球表面，得到偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液；
S2、利用EBL技术在平整的金膜上制备鱼骨结构；
S3、将所述S1中偶联了拉曼信号分子的金属纳米球溶液滴在所述S2中制备好的鱼骨结构上，进行超声和加热处理，避免出现金属纳米球团聚现象；
S4、通过扫描电子显微镜观察所述S3的结果，找出处于鱼骨结构中心区域的单个金属纳米球；
S5、用圆偏振光激发所述S4中单个金属纳米球处于其中心区域的鱼骨结构，用拉曼光谱仪收集拉曼信号分子的拉曼光谱信息，并对所收集到的拉曼光谱信息进行分析。


2.根据权利要求1所述的表面增强拉曼散射基底应用方法，其特征在于：
所述S1中的选用对巯基苯甲酸作为拉曼信号分子。


3.根据权利要求2所述的表面增强拉曼散射基底应用方法，其特征在于，所述S1包括：
S11、用无水乙醇对金属纳米球原液进行稀释，用离心机对已经稀释后的金属纳米球原液进行离心，离心完成后去除上清液；
S12、对S11中去除上清液后的原液再次加入无水乙醇，再次进行离心操作，离心完成后去除上清液，加入去离子水；
S13、对S12中所完成后的溶液加入对巯基苯甲酸溶液，置于磁力搅拌机上搅拌，使对巯基苯甲酸分子与金属纳米球充分结合；
S14、对S13中所完成后的溶液加入去离子水稀释，并进行离心操作，以去除溶液中多余的未与金属纳米球偶联的对巯基苯甲酸分子；
S15、对S14中完成后的溶液，加入去离子水，得到偶联了对巯基苯甲酸分子的金属纳米球溶液。


4.根据权利要求2所述的表面增强拉曼散射基底应用方法，其特征在于，所述S2包括：
S21、准备玻璃基底，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜德，吕晓旭，吕刘鹏，钟丽云，琚鹏，李金尚，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44