一种表面增强拉曼光谱基底、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种表面增强拉曼光谱基底、制备方法及应用；该制备方法先在微球自组装单层膜基底或微球自组装单层膜载玻片上，进行细蚀刻，制得细蚀刻基底；然后在细蚀刻基底上，进行第一次镀膜和第二次镀膜，制得表面增强拉曼光谱基底，该表面增强拉曼光谱基底上的相邻微球之间的间隙为5～10nm。该制备方法将原子层沉积技术用于表面增强拉曼光谱基底的制备中，结合电感耦合等离子体蚀刻法和电子束蒸镀法，该制备方法能够显著提高表面增强拉曼光谱基底的信号增强效果。该表面增强拉曼光谱基底能够应用于痕量危爆物检测中。够应用于痕量危爆物检测中。够应用于痕量危爆物检测中。

【技术实现步骤摘要】
一种表面增强拉曼光谱基底、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于拉曼光谱
，涉及表面增强拉曼光谱基底，具体涉及一种表面增强拉曼光谱基底、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和全球化进程的推进，恐怖袭击事件频繁爆发，给社会造成极大的恐慌和不安，严重威胁到社会公众的人身和财产安全，同时也给经济发展带来了极其严重的负面影响。快速有效地检测危爆物是维护国家安全和社会稳定的重要途径。目前的检测方法主要是通过警犬或人工手持装备接近式、近距离、侵入式、接触式采样，对检测人员的人身安全带来了极大威胁；在实际检测场景中，危爆物均以痕量剂量出现，为此亟需开发非侵入、非接触、远距离、现场快速、准确检测、精准识别痕量危爆物检测技术。
[0003]拉曼光谱技术具有抗干扰能力强、制样简单、可测光谱范围宽、易于探测微量样品等优势，是近年来检测、鉴别痕迹危爆物的重要研究方向。但是，传统的拉曼散射信号较弱(散射截面在10
‑
29
～10
‑
32
cm2范围，而相比于荧光散射截面的约10
‑
16
cm2弱很多，约10
14
倍)，检测灵敏度较低，在应用方面受到较大限制。自1977年,Van Duyne等揭示了表面增强拉曼散射现象的机理后，以局域表面等离子体共振、化学吸附和粒子间的电荷转移等为基本原理的表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy，SERS)技术正以其优越的性能成为近年来痕量危爆物检测的手段。
[0004]授权公告号为CN108760713B专利公开了一种基于金纳米颗粒的均匀表面增强拉曼光谱基底的制备方法，通过金原子―金籽晶―金纳米颗粒逐级生成的过程，可控地在硅片上生成致密地、均匀分布地金纳米颗粒。但其工艺过程易受到试剂滴加速度影响，最终得到的金纳米颗粒虽分布致密，却粒径大小不一，因此信号增强的效果不尽如人意。
[0005]授权公告号为CN209542455U的专利公开了一种PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)间隔的金纳米立方体与金膜复合结构低浓度检测表面增强拉曼光谱基底，通过金纳米立方体周围的局域表面等离子体、PMMA薄膜和金薄膜界面的传播表面等离子体相互作用，产生很强的共振耦合，从而使得复合结构有更高的电场增强，产生很强的表面增强拉曼光谱信号，但是，其制备的涉及较为复杂的材料合成工艺，大规模制备与商用在短时间内无法实现。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提供一种表面增强拉曼光谱基底、制备方法及应用，解决现有技术难以采用相对简单的工艺提高表面增强拉曼光谱基底的信号增强效果技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0008]一种表面增强拉曼光谱基底，包括细蚀刻基底，所述的细蚀刻基底为微球自组装单层膜基底或微球自组装单层膜载玻片通过细蚀刻制得，所述的微球自组装单层膜基底和微球自组装单层膜载玻片上均有多个微球；
[0009]所述的微球上从内层至外层依次设置有第一镀层和第二镀层；
[0010]经过第一镀层和第二镀层包覆后的经过细蚀刻后的相邻微球之间的间隙为5～10nm。
[0011]本专利技术还具有如下技术特征：
[0012]具体的，所述的微球的平均粒径为2μm～8μm；所述的第一镀层的厚度为5nm；第二镀层的厚度为90～93nm。
[0013]具体的，所述的微球为聚苯乙烯微球；所述的第一镀层为Al2O3薄膜镀层；所述的第二镀层为Ag膜镀层或Au膜镀层。
[0014]优选的，所述的第二镀层为Au膜镀层。
[0015]本专利技术还保护一种表面增强拉曼光谱基底的制备方法，该制备方法具体包括如下步骤：
[0016]步骤一，制备微球自组装单层膜基底；或制备微球自组装单层膜载玻片；
[0017]步骤二，制备细蚀刻基底；
[0018]在步骤一制得的微球自组装单层膜基底或微球自组装单层膜载玻片的表面进行细蚀刻，制得细蚀刻基底；
[0019]步骤三，制备第一镀层细蚀刻基底；
[0020]在步骤二制得的细蚀刻基底上进行第一次镀膜，制得第一镀层细蚀刻基底；所述的第一次镀膜的镀膜温度为80～92℃，第一次镀膜包括200～300个循环；所述的第一次镀膜所镀的膜层为第一镀层；
[0021]步骤四，制备表面增强拉曼光谱基底；
[0022]在步骤三制得的第一镀层细蚀刻基底上进行第二次镀膜，制得表面增强拉曼光谱基底；所述的第二次镀膜所镀的膜层为第二镀层。
[0023]具体的，步骤二中，所述的细蚀刻的条件为：蚀刻压强为7～10毫托，蚀刻电压为95～110W，蚀刻气体为O2，气流速率为50～60sccm，蚀刻时间为70～80s。
[0024]具体的，步骤三中，所述的第一次镀膜的每次循环包括四次无间隔的脉冲，第一次脉冲采用三甲基铝，第一次脉冲的脉冲持续时间为5s；第二次脉冲采用N2，第二次脉冲的脉冲持续时间为1s；第三次脉冲采用H2O(气态)，第三次脉冲的脉冲持续时间为5s；第四次脉冲采用N2，第四次脉冲的脉冲持续时间为1s。
[0025]具体的，步骤四中，所述的第二次镀膜的条件为，反应腔室压强低于10
‑5Pa，沉积速率为第二次镀膜过程中第一镀层细蚀刻基底不加热。
[0026]具体的，步骤一中，所述的制备微球自组装单层膜基底的方法包括如下步骤：
[0027]步骤1.1.1，制备微球悬浮液；
[0028]将聚苯乙烯微球溶于水中，制得悬浮液A，将悬浮液离心后得到沉淀B；用无水乙醇重悬沉淀B，制得悬浮液B，将悬浮液B离心后得到沉淀C；用正丁醇重悬沉淀C，制得微球悬浮液；
[0029]步骤1.1.2，制备前驱液；
[0030]将步骤1.1.1制得的微球悬浮液进行超声处理15分钟后，制得前驱液；
[0031]步骤1.1.3，制备微球自组装单层膜；
[0032]将步骤1.1.2制得的前驱液滴加至去离子水中，制得自组装混合液，将自组装混合
液于室温下静置至自组装完成，制得微球自组装单层膜；所述的自组装完成后，自组装混合液分为上下两层，上层为水层，下层为有机层，其中水层中含有微球自组装单层膜；
[0033]步骤1.1.4，微球自组装单层膜附着；
[0034]将预处理载玻片倾斜，将倾斜的预处理载玻片缓慢插入步骤1.3所述的水层中，再将载玻片缓慢提拉抽离水层，将从抽离水层中完全抽离出来的预处理载玻片进行自然干燥，使得水层中的微球自组装单层膜附着在载玻片上后，制得微球自组装单层膜载玻片；
[0035]步骤1.1.5，微球自组装单层膜固定；
[0036]将步骤1.1.4制得的微球自组装单层膜载玻片倾斜，将倾斜的微球自组装单层膜载玻片插入去离子水中，待微球自组装单层膜漂浮在水面上后，采用预处理微纳孔隙衬底将微球自组装单层膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面增强拉曼光谱基底，其特征在于，包括细蚀刻基底，所述的细蚀刻基底为微球自组装单层膜基底或微球自组装单层膜载玻片通过细蚀刻制得，所述的微球自组装单层膜基底和微球自组装单层膜载玻片上均有多个微球；所述的微球上从内层至外层依次设置有第一镀层和第二镀层；经过第一镀层和第二镀层包覆后的经过细蚀刻后的相邻微球之间的间隙为5～10nm。2.如权利要求1所述的表面增强拉曼光谱基底，其特征在于，所述的微球的平均粒径为2μm～8μm；所述的第一镀层的厚度为5nm；第二镀层的厚度为90～93nm。3.如权利要求1所述的表面增强拉曼光谱基底，其特征在于，所述的微球为聚苯乙烯微球；所述的第一镀层为Al2O3薄膜镀层；所述的第二镀层为Ag膜镀层或Au膜镀层。4.一种如权利要求1至3任一项所述的表面增强拉曼光谱基底的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括如下步骤：步骤一，制备微球自组装单层膜基底；或制备微球自组装单层膜载玻片；步骤二，制备细蚀刻基底；在步骤一制得的微球自组装单层膜基底或微球自组装单层膜载玻片的表面进行细蚀刻，制得细蚀刻基底；步骤三，制备第一镀层细蚀刻基底；在步骤二制得的细蚀刻基底上进行第一次镀膜，制得第一镀层细蚀刻基底；所述的第一次镀膜的镀膜温度为80～92℃，第一次镀膜包括200～300个循环；所述的第一次镀膜所镀的膜层为第一镀层；步骤四，制备表面增强拉曼光谱基底；在步骤三制得的第一镀层细蚀刻基底上进行第二次镀膜，制得表面增强拉曼光谱基底；所述的第二次镀膜所镀的膜层为第二镀层。5.如权利要求4所述的表面增强拉曼光谱基底的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述的细蚀刻的条件为：蚀刻压强为7～10毫托，蚀刻电压为95～110W，蚀刻气体为O2，气流速率为50～60sccm，蚀刻时间为70～80s。6.如权利要求4所述的表面增强拉曼光谱基底的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述的第一次镀膜的每次循环包括四次无间隔的脉冲，第一次脉冲采用三甲基铝，第一次脉冲的脉冲持续时间为5s；第二次脉冲采用N2，第二次脉冲的脉冲持续时间为1s；第三次脉冲采用H2O(气态)，第三次脉冲的脉冲持续时间为5s；第四次脉冲采用N2，第四次脉冲的脉冲持续时间为1s。7.如权利要求4所述的表面增强拉曼光谱基底的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述的第二次镀膜的条件为，反应腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：张书耀，张普，王博，朱香平，赵卫，白晋涛，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：