[发明专利]基于三维蘑菇状金纳米结构的高容量等离激元编码及其制法和应用

权利要求书

1.一种基于三维蘑菇状金纳米结构的等离激元编码的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

将金纳米颗粒通过静电作用组装在羧基硅烷修饰的基底上，得到组装金颗粒的基底；

在所述组装金颗粒的基底表面旋涂厚度为90nm-100nm的聚合物薄膜；

对涂覆有聚合物薄膜的基底进行刻蚀，在掩模板的作用下将设计的编码按区域通过控制刻蚀时间进行差异化的刻蚀，使基底表面上不同区域的金颗粒暴露出不同的高度；

将暴露金颗粒的基底浸入原位生长液中进行生长，得到基于三维蘑菇状金纳米结构的等离激元编码。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述金纳米颗粒，按照以下步骤制备得到：

将0.5mL-0.6mL浓度为0.009M-0.011M的硼氢化钠水溶液一次性加入到混合溶液1中，并在室温下反应2h-5h，得到种子；

将所述种子添加到生长溶液1中，搅拌10min-15min，获得球形金纳米颗粒；

取所述球形金纳米颗粒添加到生长溶液2中，在40℃-50℃条件下搅拌2h-5h；

将溶液离心，分散到混合溶液2中，反应2h-3h，获得所述金纳米颗粒。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述生长溶液1由9.5mL-10mL浓度为0.09M-0.1M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液、4mL-4.5mL浓度为0.009M-0.011M氯金酸水溶液以及14mL-15mL浓度为0.09M-0.1M的抗坏血酸水溶液组成；

优选地，所述生长溶液2由25mL-30mL的浓度为0.02M-0.03M的十六烷基三甲基氯化铵水溶液、1.5mL-2mL的浓度为0.009M-0.011M的氯金酸水溶液以及0.5mL-1mL的浓度为0.09M-0.1M的抗坏血酸水溶液组成；

优选地，所述混合溶液1由9mL-10mL的浓度为0.09M-0.1M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和0.2mL-0.3mL的浓度为0.009M-0.011M的氯金酸水溶液组成；

优选地，所述混合溶液2由25mL-30mL浓度为0.02M-0.03M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和0.2mL-0.3mL浓度为0.009M-0.011M的氯金酸水溶液组成。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，将金纳米颗粒通过静电作用组装在羧基硅烷修饰的基底上，包括以下步骤：

将羟基硅烷修饰的基底浸入体积比为0.1％-0.5％的3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐/乙醇溶液中4h-10h进行表面功能化修饰；

将功能化的基底浸入所述金纳米颗粒中4h-10h，氮气吹干，得到所述组装金颗粒的基底；

优选地，所述金纳米颗粒的粒径为60nm-70nm。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其中，所述羟基硅烷修饰的基底按照以下步骤制备得到：

将基底依次在丙酮、乙醇和水中超声清洗15min-20min；

在食人鱼溶液中在160℃-180℃下煮沸20min-30min，以使表面羟基化，得到所述羟基硅烷修饰的基底；

优选地，所述食人鱼溶液由体积比2-4:1的H₂SO₄和H₂O₂组成；

优选地，所述基底为SiO₂/Si晶圆片。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚合物薄膜为平均分子质量为50K-55K的聚甲基丙烯酸甲酯。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，对涂覆有聚合物薄膜的基底进行刻蚀的参数包括：

预先设定好等离子体表面处理仪自动刻蚀程序，选择气体为氧气，进气流速为30sccm-40sccm，刻蚀仓内气压为40Torr-55 Torr，功率为180W-220W。