[发明专利]具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种具有体增强拉曼散射效应的金‑银纳米锥阵列及其制备方法和用途。阵列为平板状聚甲基丙烯酸甲酯衬底上置有由金纳米锥膜外覆银纳米膜构成的锥底直径500‑520nm、锥顶直径115‑125nm、锥高465‑475nm、相邻两锥底间距≤10nm的纳米锥有序阵列；方法为先将六方排列纳米柱阵列镍压印模与铝片贴压后，对带有凹痕的铝片进行多次阳极氧化和湿法刻蚀，再于得到的倒锥形多孔氧化铝模板上蒸镀金膜后，于其上涂敷甲基丙烯酸甲酯溶液，接着，将其上依次覆有金膜和甲基丙烯酸甲酯的倒锥形多孔氧化铝模板中的氧化铝模板刻蚀掉后，于甲基丙烯酸甲酯衬底上的金纳米锥有序阵列上溅射银膜，制得目的产物。它可作为体增强拉曼散射活性基底痕量检测罗丹明或结晶紫或孔雀石绿。

技术领域

本发明涉及一种纳米锥阵列及制备方法和用途，尤其是一种具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列及其制备方法和用途。

背景技术

具有灵敏度高、检测时间短和指纹信息特征，以及无需复杂的样品前处理等优势的表面增强拉曼散射(SERS)光谱，在环境污染物检测、反应监控、食品安全检测以及生物传感等领域具有广阔的应用前景。目前，基于SERS基底的“热点”模式单一，人们为了进一步地提升SERS基底的检测性能，作了一些有益的尝试和努力，如题为“Volume-Enhanced RamanScattering Detection of Viruses”，Small，2019，15(11):1805516.(“体增强拉曼散射用于病毒的检测”，《Small》，2019年，第15卷:1805516.)的文章。该文中提及的体增强拉曼散射基底为金微米碗构成的衬底上置有金纳米锥孔；制备方法为先使用氧等离子体刻蚀机对双层不同直径的聚苯乙烯球模板进行刻蚀，再于刻蚀后的聚苯乙烯球模板上沉积100nm厚的金膜，经过翻转以及去除聚苯乙烯球模板，获得产物。这种产物虽有着一定的体增强拉曼散射效应，却和其制备方法都存在着不尽人意之处，首先，产物的增强模式单一，仅在纳米锥的中空区域分布有高强电磁场，使其VERS活性的提升有限；其次，由于高强电磁场主要集中在孔径约100nm的中空纳米锥上端，因范围较小，故对待测分析物的尺寸限制较大；再次，受碗状衬底的制约，由纳米锥孔组成的阵列的均一性较差，影响了检测信号的重复性；又次，由于蒸镀的金膜很薄且没有稳定的支撑，致使产物的稳固性较差；最后，制备过程较繁杂，难以实现规模化制作，且不能获得具有更好体增强拉曼散射效应的检测基底。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种灵敏度高、信号重复性好、结构稳固的具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列的制备方法。

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列包括衬底和其上置有的锥状物，特别是：

所述衬底为平板状聚甲基丙烯酸甲酯衬底；

所述锥状物为纳米锥有序阵列；

所述组成纳米锥有序阵列的纳米锥为圆锥体，其由金纳米锥膜外覆有银纳米膜构成；

所述金纳米锥膜外覆有银纳米膜的圆锥体的锥底直径为500-520nm、锥顶直径为115-125nm、锥高为465-475nm、相邻两锥底间距≤10nm。

作为具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列的进一步改进：

优选地，金纳米锥膜的膜厚为70-90nm。

优选地，银纳米膜的膜厚为25-35nm。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为，上述具有体增强拉曼散射效应的金-银纳米锥阵列的制备方法包括模板法，特别是主要步骤如下：