[发明专利]一种制作表面增强拉曼散射基底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备领域、仿生学领域以及拉曼光谱领域。具体涉及利用生物微纳结 构为模板，通过磁控溅射或离子束溅射技术沉积金膜，制作大面积、低成本、均匀、环保、 超灵敏的表面增强拉曼散射基底的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(SurfaceEnhancementRamanScatting，SERS)是一种超灵敏的无损 鉴别和分子识别技术。SERS技术具有很多独特的优越性，能够提供快速、简单、可重复、无 损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头测量，被广泛应用于有机 化学、高聚物、生物表面科学、食品安全及薄膜等诸多领域。SERS效应的机制和应用仍然是 当前国际研究的热门问题。目前SERS效应的研究重点主要集中在其理论研究与SERS基底 的制作上。

无论是SERS效应的机理研究还是SERS效应的实际应用都需要制作性能优良的SERS 基底，所以SERS基底的制作研究成为了SERS效应理论研究和实用化的关键。目前，关于 SERS基底制作的高水平文献报道大量涌现。理想的SERS基底应该具有均匀、可重复、结构 参数可精细控制以及超灵敏等特点，考虑到实际应用得需要，理想的SERS基底还应具有大 面积、低成本、环保等特性，这对SERS基底的制作工艺提出了极高的要求。例如，利用电 子束刻蚀或离子束刻蚀等技术制作的SERS基底具有均匀、可重复、结构参数可精细控制以 及超灵敏等性质，但是，其制作成本非常高、很难制作厘米甚至毫米量级的大面积SERS基 底，所用原料以及技术也不能做到高环保，所以这种SERS基底的制作技术很难用于实际应 用中。当前，高性能SERS基底的制作仍然是世界性难题，也是进一步认识SERS效应机理， 推动SERS效应广泛应用于实践的关键瓶颈。

发明内容

本申请人发明了一种以生物微纳结构为模板，通过磁控溅射或离子束溅射技术沉积金 膜，制作表面增强拉曼散射基底的方法，使用该方法制作的基底具有大面积、低成本、均匀、 环保、超灵敏等特点。

依据本发明的技术方案，一种制作表面增强拉曼散射基底的方法以生物微结构为模板 及溅射沉积金膜制作表面增强拉曼散射基底，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)制作生物微结构模板；选取生物微结构模板，对选取的生物微结构模板进行清洗、 晾干以及整形处理；

2)用溅射沉积的方法在生物微结构模板上沉积不同厚度金膜，制作出实用面积大于1 cm²的超灵敏表面增强拉曼散射基底。

其中，生物微结构模板是指表面上存在纳米、微米量级微结构的生物组织或生物身体 部位。

优选地，生物组织或生物身体部位存在的纳米、微米量级微结构具有大于4mm²的面 积，生物微结构模板中的周期性微纳结构的周期的尺寸偏差不大于平均尺寸的30％且尺寸在 10nm到2μm之间。

优选地，生物微结构模板为蝉翼上的纳米锥阵列结构、蝴蝶翅膀或金刚鹦鹉羽毛上的 纳米网格结构。

其中，生物微结构模板的清洗、晾干以及整形处理方法具体步骤如下：

1)清洗：将生物微结构模板用纯净水进行多次清洗后，浸入高纯乙醇溶液中使用超声 清洗机进行超声清洗，超声清洗机功率30W，清洗10分钟，以去除生物微结构模板上的污 渍释放粘连的纳米锥；

2)整形处理：将清洗干净的生物微结构模板铺平展开放置在载玻片或者硅片等硬质平 面上，压好晾干，然后利用无拉曼活性胶水平铺黏贴在硬质平面上。

在所述制作表面增强拉曼散射基底的方法，用溅射沉积的方法在生物微结构模板上沉 积不同厚度金膜包括以下具体步骤：

1)打开磁控溅射或者离子束溅射真空镀膜机的真空镀膜腔，将清洗、整形好的生物微 结构模板放入真空镀膜样品池内并固定好，保证溅射原子方向与生物微结构模板的法线方向 一致；

2)盖好真空镀膜腔，抽真空至10^-4帕，并设置需要的镀膜厚度进行镀膜；通过精细调 控镀膜厚度实现微纳结构占空比的精细控制，即实现对微纳金属结构的微纳间隙尺寸的精细 调控，可制作小于10nm金属微纳间隙结构。

有益效果：

1.本发明利用生物微结构作为模板具有绿色环保且低成本的优点。