[发明专利]表面增强拉曼散射探针及其制造方法

说明书

本发明公开了一种表面增强拉曼散射探针，包括基底以及基底上的金属纳米单元阵列，所述金属纳米单元包括相互层叠的金属纳米颗粒，其中，所述层叠的金属纳米颗粒之间具有缝隙，形成多孔的金属纳米单元；所述金属纳米单元的高度为1～2μm，所述金属纳米单元的间距为2～4μm，所述金属纳米单元的孔隙率为40%～60%。本发明还提供了如上所述的探针的制备方法。本发明提供的表面增强拉曼散射探针具有多孔结构、较大的比表面积和较多的活性吸附位点，具有广泛的普适性，可应用于活性生物大分子、毒品、爆炸物、食品卫生、医学成像和环境检测等众多领域；并且该探针制备工艺简单，生产成本低，适于大批量生产。

技术领域

本发明涉及表面增强拉曼散射芯片技术领域，尤其涉及一种表面增强拉曼散射探针及其制备方法。

背景技术

激光拉曼光谱技术近年来成为研究分子结构常用的光谱技术之一。这主要是由于在现有的光谱技术中红外和拉曼技术是仅有的两种能够给出分子结构信息的表征手段。然而，一般的拉曼光谱信号比较弱，灵敏度很低，光散射信号易被荧光掩盖，这很大程度上降低了拉曼光谱技术的实用性。一直到1977年Van Duyne和Creighion发现吸附在粗糙银表面的吡啶分子的拉曼信号要比溶液中的单个吡啶分子的拉曼信号大约强106倍，并且将这种信号增强归结于银表面与吡啶分子的物理或化学作用。这一发现开启了拉曼技术的新时代，同时也将这种不寻常的拉曼增强散射称为表面增强拉曼散射（Surface EnhancedRaman Scattering）效应，简称SERS。

由于SERS的检测灵敏度很高，是一般拉曼信号的104～107倍，并且能够检测吸附金属探针表面的单分子层和亚单分子层的分子，又能给出表面分子的结构信息，具有很多优点：（1）拉曼信号受溶剂影响小，信号稳定;（2）表面增强拉曼信号受光照时间的影响小，荧光会被淬灭，荧光信号较弱。（3）表面增强拉曼谱峰通常比荧光谱峰窄10-100倍，易于分析。目前已有的金属探针也存在一定缺点：首先能够实现拉曼信号增强的金属少，常用Ag、Au、Cu三种；另外就是金属探针表面粗糙化分布不均匀以及金属探针的比表面积小，容易导致拉曼信号不稳定，在灵敏度上受到了限制。

发明内容

针对上述提到的现有技术的不足，本发明提出了一种表面增强拉曼散射探针及其制备方法，该探针具备较大的比表面积和较多的活性吸附位点，具有广泛的普适性，可应用于活性生物大分子、毒品、爆炸物、食品卫生、医学成像和环境检测等众多领域。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种表面增强拉曼散射探针，包括基底以及基底上的金属纳米单元阵列，所述金属纳米单元包括相互层叠的金属纳米颗粒，其中，所述层叠的金属纳米颗粒之间具有缝隙，形成多孔的金属纳米单元；所述金属纳米单元的高度为1～2μm，所述金属纳米单元的间距为2～4μm，所述金属纳米单元的孔隙率为40%～60%。

优选地，所述金属纳米颗粒包括Au、Ag或Cu纳米颗粒。

优选地，所述金属纳米颗粒的粒径是5～10nm。

优选地，所述金属纳米单元为圆柱状结构，其直径为200～500nm。

优选地，所述金属纳米单元为方形柱状结构，其边长为200～500nm。

优选地，所述基底包括硅片、玻璃、金属板或塑料板。

如上所述的表面增强拉曼散射探针的制备方法，包括步骤：

（a）在所述基底上敷设一厚度为1～2μm的软性模板层，应用压印工艺使所述软性模板层形成具有阵列化孔洞的图案；

（b）利用旋涂或喷涂的工艺将金属纳米颗粒涂覆于所述阵列化孔洞中，然后进行退火处理；

（c）去除软性模板层，得到所述表面增强拉曼散射探针。