[发明专利]一种海胆状有序微纳阵列结构的制备方法

说明书

本发明公布了一种海胆状有序微纳阵列结构的制备方法。所述方法利用单层密排PS球为模板，结合真空热蒸镀技术制备了具有大周期的银纳米球帽阵列结构；然后将超薄氧化铝模板转移至银纳米球帽阵列结构表面，再次利用真空热蒸镀技术制备了具有小周期银锥与大周期银球帽结合的双有序分布的海胆状大面积阵列结构。本发明制备方法简便，不需要昂贵设备，成本低廉，结构面积大且稳定可控，制得的海胆状有序微纳阵列结构具有高密度且有序分布的纳米级狭缝和尖端，具有良好的拉曼信号探测灵敏度和信号稳定性。

技术领域

本发明专利涉及一种海胆状有序微纳阵列结构的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)作为一种灵敏的、非入侵式的分析工具已经被广泛地应用于生物传感和环境监控等领域。目前评估SERS基底性能的主要指标是SERS信号的灵敏度与稳定性。理论和实验研究表明，具有纳米级尖端或狭缝的贵金属微纳结构，在光激发下产生强的局域电磁场，进而获得高的SERS探测灵敏度。目前通过化学合成方法可构建具有高密度尖端的金属纳米颗粒SERS基底，但金属纳米颗粒易于团聚导致SERS基底多为无序结构，虽然可获得较高的增强因子，但SERS信号稳定性和重复性差。由此可见，构筑具有丰富尖端和狭缝且有序分布的贵金属微纳阵列结构是高性能SERS基底制备的关键。迄今为止，人们已经尝试了多种方法来制备高性能SERS基底，如利用电子束光刻(Electron beam lithography,EBL)、离子束刻蚀(Foucsed ionbeam,FIB)和纳米压印等技术构筑了金属纳米颗粒形貌可纳米级精确调控且有序分布的SERS基底，实现了高灵敏且稳定的SERS信号探测，但其设备昂贵、操作步骤繁琐且费时、难以制备出大面积有序微纳结构，阻碍了这些有序SERS基底的实用化进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大面积、高度有序的海胆状阵列结构的制备方法，该方法利用超薄氧化铝模板和单层密排聚苯乙烯(PS)微球模板的优点，结合热蒸镀技术，便利地制备得到了小周期银锥与大周期银球帽结合的双有序分布的海胆状大面积阵列结构，实现了高灵敏度、高稳定性的SERS信号探测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种海胆状有序微纳阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

S1：在干净的玻璃衬底表面自组装上单层密排的聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球模板得到PS/Glass基底；

S2：利用真空蒸镀设备在PS/Glass基底上蒸镀Ag纳米级薄膜得到银球帽阵列(Ag/PS/Glass)基底；

S3：将超薄氧化铝模板(ultra-thin alumina membrane,UTAM)转移到步骤S2得到的基底上得到UTAM/Ag/PS/Glass基底；

S4：利用真空蒸镀设备在UTAM/Ag/PS/Glass基底上蒸镀Ag薄膜；

S5：利用胶带去除超薄氧化铝模板，制得海胆状有序微纳阵列结构。

所述步骤S1具体包括以下步骤：

S1-1：将玻璃衬底进行清洗和亲水处理；

S1-2：配置PS微球溶液；

S1-3：配置十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液；

S1-4：将所述玻璃衬底置于盛有去离子水的玻璃容器底部；

S1-5：用微量移液器取适量PS球溶液在去离子水表面自组装单层非密排PS球薄膜；

S1-6：用微量移液器适量SDS溶液注入离子水表面制备大面积单层密排的PS球薄膜；

S1-7：缓慢地移出玻璃容器中的去离子水，单层密排的PS球薄膜将整体转移至容器底部的玻璃衬底上；