[发明专利]基于石墨烯与纳米金复合的表面拉曼及红外光谱双增强探测方法

摘要

基于石墨烯与纳米金复合的表面拉曼及红外光谱双增强探测方法，包括光源、透镜、石墨烯纳米带与纳米金颗粒复合基底、红外傅里叶光谱仪以及拉曼光谱仪。红外光源和激光光源分别发出的红外光波和可见光波经合束镜后照射到石墨烯纳米带与纳米金颗粒复合基底上，光波与基底上吸附的痕量分子相互作用后，反射光经聚焦透镜汇聚进入红外傅里叶光谱仪，同时散射光被汇聚进入拉曼光谱仪。纳米金颗粒的局域表面等离子体效应能增强痕量分子的拉曼散射信号，同时石墨烯表面等离子体效应可以在宽波段范围内动态增强痕量分子的红外吸收光谱信号。本发明在同一基底上实现表面拉曼及宽波段红外光谱信号的双增强，具有增强波段宽，探测灵敏度高，探测物质种类范围广，稳定性好等优点。

主权项

1.基于石墨烯与纳米金复合的表面拉曼及红外光谱双增强探测装置，其特征在于：所述装置包括红外光源、激光光源、合束镜、聚焦透镜、石墨烯纳米带与纳米金颗粒复合基底、红外傅里叶光谱仪和拉曼光谱仪；所述合束镜设置在红外光源和激光光源的光路上，两束光经合束镜后照射到石墨烯纳米带与纳米金颗粒复合基底上，两个聚焦透镜分别位于石墨烯纳米带与纳米金颗粒复合基底的反射光和散射光路径上，反射光经聚焦透镜汇聚进入红外傅里叶光谱仪，散射光则被聚焦透镜汇聚进入拉曼光谱仪；本探测装置中红外光源和激光光源分别发出的红外光波和可见光波经合束镜后照射到石墨烯纳米带与纳米金颗粒复合基底上，与基底上吸附的痕量分子相互作用后，反射光经聚焦透镜汇聚到红外傅里叶光谱仪上，散射光则被聚焦透镜汇聚到拉曼光谱仪上，根据所探测得到的光谱信号可实现对痕量分子振动信号的检测；所述石墨烯纳米带与纳米金颗粒复合基底包括石墨烯纳米带、绝缘介质层、纳米金颗粒、红外材料衬底和金属反射电极层；所述金属反射电极层在红外材料衬底之下，所述石墨烯纳米带在红外材料衬底上，在石墨烯纳米带与金属反射电极层之间有连接导线，对石墨烯表面电导率进行调节，将石墨烯表面等离子体谐振频率调谐到与痕量分子的振动频率调相一致，提高分子与光的相互作用，从而增强痕量分子的红外光谱信号；所述石墨烯纳米带上有一层绝缘介质层，绝缘介质层的厚度小于5nm，用于阻隔石墨烯和金纳米颗粒的直接接触；所述金纳米颗粒沉积在绝缘介质层上，金纳米颗粒提供拉曼光谱增强所需要的表面等离子体共振局域电场，从而增强拉曼散射信号；在石墨烯纳米带与金属反射电极层之间施加0～60V的外界电压，但电压不等于0，对石墨烯表面等离子体谐振峰在8～12μm红外范围内的动态调节。