一種金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底及制備方法和應用與流程

本發明屬于拉曼檢測領域，涉及一種金@銀納米顆粒/金字塔形硅復合型三維拉曼增強基底及制備方法和應用。

背景技術：

拉曼增強技術作為一種無標記的分析檢測手段，由于其極高的靈敏度，近幾年來引起了科研人員的廣泛關注。科研人員已經做了大量的工作以獲得靈敏度高、穩定性好、均一穩定的拉曼增強基底。研究表明，三維拉曼增強基底相比二維增強基底而言，具有較大的比表面積，因而可以增加熱點的數量，同時非常利于待測分子的吸附，因此可以獲得高靈敏度的拉曼增強信號。目前三維拉曼增強基底主要采用光刻工藝獲得，該方法制備過程較為繁瑣，生產成本較高而且效率不高，因此限制了其發展。

單一的金屬作為拉曼增強基底材料，雖然可以獲得一定的拉曼增強效果，但是其電磁增強效果有限，靈敏度受限，而且金屬表面極易被氧化，拉曼增強信號的穩定性不好。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于金@銀納米顆粒/金字塔形硅復合型三維拉曼增強基底及制備方法和應用。本發明操作簡單、成本低，可實現三維拉曼增強基底的批量化制備，而且獲得的拉曼增強信號靈敏度高、穩定性好、均一性高。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，所述增強基底從下到上依次包括金字塔形硅基底、銀納米顆粒層、金納米顆粒層。

三維金字塔形硅具有周期性的表面結構和較大的比表面積，可以增加熱點數量，提高拉曼增強的靈敏度；銀納米顆粒相比較其他金屬顆粒而言，靈敏度更高，其表面易氧化的不穩定性可通過金納米顆粒層得到解決，而且金納米薄膜與銀納米顆粒之間可產生有效的電磁增強效果，因而能大幅提高拉曼增強效果。

一種金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的制備方法，包括以下步驟：(1)在硅基底材料上制備金字塔形硅基底；(2)向金字塔形硅基底修飾銀納米薄膜；(3)繼續修飾金納米薄膜。第一次實現了金@銀納米顆粒/金字塔形硅復合型三維拉曼增強基底的制備。

進一步的，所述的硅基底材料為單晶硅。

進一步的，所述步驟(1)制備金字塔形硅基底的方法為濕法腐蝕工藝。

進一步的，所述步驟(2)具體為：熱蒸鍍的方法在金字塔形硅基表面沉積銀納米薄膜，退火制得銀納米顆粒/金字塔形硅基底。

優選的，銀納米薄膜厚度為10-50nm。

優選的，退火工藝溫度為400-700℃。

進一步的，所述步驟(3)具體為：磁控濺射方法在銀納米顆粒/金字塔形硅基底表面濺射金納米薄膜。

優選的，所述的金納米薄膜厚度為1-5nm。

上述制備的三維拉曼增強基底在獲得分子拉曼增強光譜中的應用。

本發明的有益效果：(1)本發明第一次實現了金@銀納米顆粒/金字塔形硅復合型三維拉曼增強基底的制備。

(2)本發明的制備方法操作簡單，省去了繁瑣的步驟，易于實現批量化生產。

(3)本發明的金字塔形硅具有周期性的表面結構，比表面積較大，增加了熱點數量，提高了拉曼增強的靈敏度，同時硅基材料反射率較高、生物兼容性更好、表面易于裁剪而且易于功能化修飾；采用金@銀納米顆粒結構不僅可以有效的提高基底的抗氧化特性，而且金納米薄膜與銀納米顆粒之間可產生有效的電磁增強效果，因而能大幅提高拉曼增強效果。

(4)本發明提供的金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底結合了金@銀納米顆粒、金字塔形硅，可充分發揮兩者的優勢，獲得的拉曼增強信號靈敏度高、穩定性好、均一性高。

附圖說明

圖1為本發明制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的示意圖；

圖2為本發明實施例3制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的掃描電子顯微鏡圖像；

圖3為本發明實施例3制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的金包覆層的透射電子顯微鏡圖像；

圖4為本發明實施例3制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底獲得R6G分子的拉曼增強光譜；

圖5為本發明實施例3制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底氧化處理后獲得R6G分子的拉曼增強光譜。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明。所述材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。

實施例1

一種金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，所述增強基底從下到上依次包括金字塔形硅基底、銀納米顆粒層、金納米顆粒層。其制備方法包括以下制備步驟：

1.利用濕法腐蝕工藝處理單晶硅表面，制得金字塔形硅基底；

2.利用熱蒸鍍方法在硅基表面沉積厚度為10nm銀納米薄膜；

3.400℃退火處理30分鐘獲得銀納米顆粒/金字塔形硅基底；

4.利用磁控濺射方法在銀納米顆粒/金字塔形硅基底表面濺射厚度為1nm的金納米薄膜，獲得金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底。

實施例2

一種金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，所述增強基底從下到上依次包括金字塔形硅基底、銀納米顆粒層、金納米顆粒層。其制備方法包括以下制備步驟：

1.利用濕法腐蝕工藝處理單晶硅表面，制得金字塔形硅基底；

2.利用熱蒸鍍方法在硅基表面沉積厚度為50nm銀納米薄膜；

3.700℃退火處理30分鐘獲得銀納米顆粒/金字塔形硅基底；

4.利用磁控濺射方法在銀納米顆粒/金字塔形硅基底表面濺射厚度為5nm的金納米薄膜，獲得金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底。

實施例3

一種金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，包括金字塔形硅基底、銀納米顆粒、金納米顆粒。其制備方法包括以下制備步驟：

1.利用濕法腐蝕工藝處理單晶硅表面，制得金字塔形硅基底；

2.利用熱蒸鍍方法在硅基表面沉積厚度為30nm銀納米薄膜；

3.500℃退火處理30分鐘獲得銀納米顆粒/金字塔形硅基底；

4.利用磁控濺射方法在銀納米顆粒/金字塔形硅基底表面濺射厚度為2.5nm的金納米薄膜，獲得金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底。

附圖1為氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底制備方法的示意圖，圖2為本發明實施例制備的金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的掃描電子顯微鏡圖像，從該圖可以看出：(1)制備的三維增強基底具有典型的金字塔形結構；(2)成功的實現了金@銀納米顆粒和金字塔形硅的復合。

圖3為本發明制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的金包覆層的透射電子顯微鏡圖像，從該圖可以看出：金包覆層的厚度為2.5nm。

實施例4

將實施例3制備的金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底用于獲得R6G分子的拉曼增強光譜。

圖4為本發明制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底獲得R6G分子的拉曼增強光譜，從該圖可以看出：利用制備的三維拉曼增強基底獲得了靈敏度高、均一性高的R6G分子的拉曼增強光譜。

實施例5

將實施例3制備的金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底氧化處理后用于獲得R6G分子的拉曼增強光譜

圖5為本發明制備金@銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底氧化處理后獲得R6G分子的拉曼增強光譜，從該圖可以看出：利用制備的三維拉曼增強基底獲得了穩定性好、的R6G分子的拉曼增強光譜。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。