[发明专利]一种Au-Au二聚体阵列结构及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及表面增强拉曼散射活性基底技术领域，具体涉及一种Au‑Au二聚体阵列结构及其制备方法和应用；本发明公开了Au‑Au二聚体阵列结构，包括衬底和所述衬底上阵列排布的Au‑Au柱状二聚体结构，所述Au‑Au柱状二聚体结构包括从所述衬底依次向上延伸的第一金颗粒、二氧化硅夹层和第二金颗粒；用于SERS衬底时拉曼信号稳定，重复性好；相邻的粒子产生局域表面等离子体的耦合，增强了等离子体共振，比单个粒子产生更强的SERS效应。

技术领域

本发明涉及表面增强拉曼散射活性基底技术领域，具体涉及一种Au-Au二聚体阵列结构及其制备方法和应用。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)技术，克服了传统拉曼光谱与生俱来的信号微弱的缺点，可以使得拉曼强度增大几个数量级，足以探测到单个分子的拉曼信号，可以用于痕量材料分析、流式细胞术以及其他一些应用，这些都是传统拉曼的灵敏度和测量速度不足以完成的，其在化工、催化、生物医学和环境等领域中具有广泛应用而备受关注。

拉曼增强需要具有纳米尺度粗糙度的金属表面作为基底，即活性增强基底，吸附在这种表面上的分子将会产生拉曼增强，活性增强基底的制备是得到良好SERS效应的关键。

在SERS的发现之初，活性增强基底实际上是被电化学腐蚀后的粗糙的金属表面。这里的“粗糙”并非宏观的粗糙，而是微观上纳米尺度的粗糙。因为金属表面的粗糙微观结构可以使入射激光在金属表面激发出局域表面等离子体，对于粗糙的金属表面，入射光子能够耦合粗糙表面的额外动量从而实现动量匹配，完成入射光子与表面等离子体的耦合，当两者实现耦合时，金属表面光场的电磁场的强度将急剧增加，从而实现表面等离子体共振的效果。表面等离子体共振大多发生在具有高度局域化的“粗糙”SERS热点附近。

其中贵金属纳米颗粒被广泛作为拉曼基底进行生物化学检测，金属纳米颗粒制备方法简单，易于大规模的制备。但是其因为化学制备的原因会导致贵金属颗粒在制备的过程中易出现颗粒团聚现象而导致实验重复性差，拉曼信号不均一等情况的存在。因而制备一种信号重复性更好，制备工艺更稳定简单，性能更为优异的结构显得颇为重要。

现有中国专利文献CN105954253B公开了一种基于Ag@Ag纳米点分级星系阵列的葡萄糖SERS检测基底及其制备方法，包括硅衬底及表面沉积得到的含有银纳米点母颗粒阵列和子颗粒阵列两级结构，银纳米点母颗粒的直径为91-97nm，银纳米点母颗粒表面及周围分布的银纳米点子颗粒直径为3-12nm，其星系结构高度耦合，拉曼信号增强显著，其制备方法包括先后两次的孔径调节，方法复杂，难以控制重复性，导致检测结果重复性不好。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是克服现有技术中难以得到制备方法简单，均一性好稳定性好的表面增强拉曼散射活性基底，提供了一种Au-Au二聚体阵列结构及其制备方法和应用。

本发明公开了一种Au-Au二聚体阵列结构，包括，

衬底和所述衬底上阵列排布的Au-Au柱状二聚体结构，所述Au-Au柱状二聚体结构包括从所述衬底依次向上延伸的第一金颗粒、二氧化硅夹层和第二金颗粒；

所述第一金颗粒的粒径为100-400nm，所述第二金颗粒的粒径为100-350nm，所述二氧化硅夹层的厚度为10-30nm。

可选的，每平方毫米所述衬底上包括8×10⁴-3×10⁵个所述Au-Au柱状二聚体结构。

可选的，所述衬底为硅片衬底或石英衬底。

本发明还公开了一种所述Au-Au二聚体阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

S1对衬底进行亲水处理；

S2用300nm-1μm聚苯乙烯微球，采用气-液界面自组装法在步骤S1得到的所述衬底表面制备出六方密排单层有序聚苯乙烯微球阵列；