[发明专利]一种SERS基底及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种SERS基底及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：用激光扫描第一金属膜/聚合物膜双层膜中的第一金属膜表面，加热诱导，沉积第二金属膜于第一金属膜表面，得到所述SERS基底。所述SERS基底的制备方法简单有效，成本低廉，且所得SERS基底褶皱结构稳定性好，能够满足褶皱型柔性膜的应用需求。

技术领域

本发明涉及激光应用技术领域，尤其涉及一种SERS基底及其制备方法和应用。

背景技术

拉曼光谱技术可以获取反映物质的组成结构信息的指纹图谱，可以对物质进行定性和定量分析。表面增强拉曼光谱(SERS)技术能够极大增强检测物质的拉曼信号，实现实时、快速、无损和痕量检测，已广泛应用于生物传感和环境分析等方面。SERS性能的高低取决于基底的纳米结构形状、尺寸以及间隙，而褶皱结构的研究对于推动新型大面积、低成本SERS基底制备及应用具有很大的潜力。褶皱SERS基底生长主要通过外力拉伸法、溶胀法、热诱导法等技术手段完成。外力拉伸法主要是通过外加机械直接对材料体系施加一定的外力，当应力超过临界失稳应力后，材料体系便会自发的形成褶皱结构，制备方法简单有效。溶胀法主要是利用多组分溶胀差异，通过溶剂渗透诱导聚合物发生膨胀产生应力，当应力超过临界起皱应力时，就会产生褶皱结构，该方法更加适用于非平面基底。热诱导法是利用表皮层和基底层热膨胀系数的不同，从而在对样品进行加热时，上下两层膜间产生应力差，产生褶皱结构，该方法简单有效，成本低廉，褶皱结构稳定性好。

CN110261367A公开了一种SERS基底、其制备方法、调控SERS基底热点结构的方法和SERS基底的应用，其公开的SERS基底包括两部分：可拉伸高分子膜，和嵌入到可拉伸高分子膜中的贵金属纳米链，所述贵金属纳米链由贵金属纳米颗粒自组装形成。其提供的SERS基底克服了现有SERS基底缺乏可调控性的缺点，其热点结构可被双向调控。且该SERS基底还具有优异的选择透过性，可直接用于分析复杂食品及生物样品中的小分子物质，不需要对复杂样品进行繁琐的预分离。但是其公开的SERS基底对制备环境要求高，不利于大面积制备及微纳结构加工。

CN108226123A公开了一种飞秒激光制备表面增强拉曼散射基底的方法，具体涉及一种飞秒激光制备表面增强拉曼散射基底的方法。其公开的制备方法包括成膜溶液的配制→制备Ag/PVP薄膜→飞秒激光蚀刻薄膜→显影，得到表面增强拉曼散射基底。其公开的拉曼散射基底制造简单，基底成本低廉，便于使用和保存、具有很强的增强能力和很好的稳定性及重现性，是一种优良的新SERS基底材料。但是其公开的制备方法并未考虑应力分布在制备过程中的影响，因此其公开的拉曼散射基底形成的是无序迷宫状褶皱，难以控制褶皱的更加有序定向生长。

综上所述，开发一种简单有效，成本低廉，所得SERS基底褶皱结构稳定性好的制备方法至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种SERS基底及其制备方法和应用，所述SERS基底的制备方法简单有效，成本低廉，且所得SERS基底褶皱结构稳定性好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种SERS基底的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：用激光扫描第一金属膜/聚合物膜双层膜中的第一金属膜表面，加热诱导，沉积第二金属膜于第一金属膜表面，得到所述SERS基底。

本发明所述SERS基底的制备是基于激光直写技术辅助三维(3D)褶皱生长的方法。利用激光直写技术在金属膜/聚合物膜双层膜中引入位置可控、强度可调的光热效应，从而改变上层膜(相对于聚合物膜质地较硬的第一金属膜)的弹性模量，实现其在二维(2D)平面内图案化分布并作为褶皱生长的引导路径，再通过加热膨胀生长褶皱，实现3D褶皱的定位、定向生长，最后通过沉积第二金属膜实现SERS活性基底的制备。