[实用新型]正弦光栅-金属纳米颗粒溶胶双增强基底

说明书

本实用新型涉及一种正弦光栅‑金属纳米颗粒溶胶双增强基底，其结构包括一维银正弦光栅和附着在一维银正弦光栅上的金纳米颗粒溶胶层；所述一维银正弦光栅是采用二氧化硅玻璃作为衬底材料，在其上均匀旋涂有适合亚波长光刻的光刻胶层，利用双光束激光干涉光刻技术在光刻胶层上形成均匀的正弦光栅结构，并使用热蒸镀法在正弦光栅结构的表面蒸镀一层均匀的银薄膜；所述金纳米颗粒溶胶层是在溶胶中含有粒径在80~120nm、粒子浓度为7.5×10^‑9mol/L的金纳米颗粒，所述金纳米颗粒均布在所述溶胶中。本实用新型灵敏度高，重现性好，并且还能实现痕量物质的实时表面增强拉曼散射检测。

技术领域

本实用新型涉及一种表面增强拉曼散射检测技术，具体地说是一种正弦光栅-金属纳米颗粒溶胶双增强基底。

背景技术

表面增强拉曼散射（SERS）是一种高灵敏的痕量分析和探测技术，可以在分子水平上识别物质的结构信息，且具有不易受水干扰和稳定性好等特点。

影响SERS效应的因素有很多，包括介质的表面形貌、介质的表面分子结构、分子在介质表面的取向、分子的成键作用、电场梯度变化以及入射光的强度、频率、偏振方向等等。通过控制基底结构的形貌可以有效地对基底表面等离极化激元（SPP）及局域表面等离激元（LSP）进行调制，从而设计出满足科研、生产实际需求的各种表面增强拉曼散射基底。

表面增强拉曼散射检测技术是一种可以实时在线研究物质成分和结构的无损检测工具，可以在分子水平上识别物质的结构信息，且具有检测灵敏度高、不易受水干扰、稳定性好等特点。由于表面增强拉曼散射检测技术的这些特点，目前已被广泛应用于食品安全、生物制药、医疗检查、环境保护等检测领域。

为了使微弱的拉曼散射信号得以增强，需要采用增强基底，此时增强基底相当于物质的指纹靶标，在入射光的照射下，能够产生较强的拉曼信号，然后通过对比物质的拉曼指纹信息从而实现识别检测物质的目的。目前常见的增强基底有粗糙贵金属基底、周期阵列结构基底、组装有序颗粒基底、核壳结构基底、石墨烯复合基底等，这些基底都能够实现痕量物质的表面增强拉曼散射检测，但存在灵敏度低、重现性差、成本高等缺点，同时难以实现痕量物质的实时表面增强拉曼散射检测。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种正弦光栅-金属纳米颗粒溶胶双增强基底，以解决现有使用增强基底存在的灵敏度低、重现性差和难以实现痕量物质的实时表面增强拉曼散射检测的问题。

本实用新型是这样实现的：一种正弦光栅-金属纳米颗粒溶胶双增强基底，包括一维银正弦光栅和附着在一维银正弦光栅上的金纳米颗粒溶胶层；

所述一维银正弦光栅是采用二氧化硅玻璃作为衬底材料，在其上均匀旋涂有适合亚波长光刻的光刻胶层，利用双光束激光干涉光刻技术在所述光刻胶层上形成均匀的正弦光栅结构，并使用热蒸镀法在正弦光栅结构的表面蒸镀一层均匀的银薄膜；

所述金纳米颗粒溶胶层是在由四氯金酸溶液和柠檬酸钠溶液混合加热制成的溶胶中含有粒径在80~120nm、粒子浓度为7.5×10^-9mol/L的金纳米颗粒，所述金纳米颗粒均布在所述溶胶中。

所述二氧化硅玻璃衬底的厚度为1mm，一维银正弦光栅的周期为770nm，银薄膜的厚度为100nm。

本实用新型通过在金属正弦光栅基底的基础上增加金属纳米颗粒溶胶，将这两种基底结合在一起，由此实现了金属表面局域电场的双重增强，从而实现了对SERS信号的增强。

当金属纳米溶胶颗粒处于金属正弦光栅表面的广域增强电场中时，金属正弦光栅表面SPP共振波形成的表面电场增强和金属纳米溶胶颗粒间隙中LSP共振波形成的间隙电场增强能够发生耦合作用，使金属纳米溶胶颗粒间隙中的局域电场强度得到进一步增强，从而提高传统单一金属纳米溶胶颗粒溶胶的SERS增强因子，提高对检测物质的SERS检测灵敏度。