[发明专利]一种跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉曼芯片及其制备方法，特别涉及一种跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片及其制备方法。

背景技术

入射光与物质分子相互作用时引起分子做受迫振动从而产生散射光，其中散射光的频率和入射光的频率相同的谱线是瑞利散射，散射光的频率和入射光的频率不同的谱线是拉曼散射。拉曼散射光谱是特征指纹光谱，与物质分子的振动、转动能级有关，能反映被测物质的分子组成和结构形态，是分析物质结构的有力工具；但由于拉曼光谱的信号强度非常弱，因而其检测灵敏度低，致使拉曼光谱在很长一段时间内没有得到很好的应用。

表面增强拉曼光谱技术的出现，极大地改善了这一状况。当物质分子吸附在粗糙的金属表面时，表面局域等离子激元被激发引起的电磁增强（即物理增强），以及粗糙表面上的原子簇与吸附其上的分子形成拉曼增强的活性点（即化学增强），这两者的作用使被测物的拉曼散射产生极大的增强效应，其增强因子可达10³～10⁷。研究表明，双金属复合纳米结构与单组份金属纳米结构相比，具有独特的电子学和光学性质能够增强拉曼光谱检测效果。目前，双金属复合纳米材料主要采用化学合成法制备，该方法在制备过程中存在金属纳米材料的形状和尺寸较难控制的缺陷，因而难以实现规模化生产，无法满足大量分析测试的需求，从而限制了其产业化及在各个领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高检测灵敏度的拉曼芯片，本发明还提供一种可大规模制备拉曼芯片的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明的跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片，包括芯片基底，所述芯片基底上加工有微结构阵列，所述微结构阵列表面依次镀有两层金属膜。

本发明的跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片具有跨尺度多级结构，芯片基底的微米级结构与金属纳米级岛膜结构之间的协同作用以及两层金属膜的双金属协同作用，使该芯片集多重拉曼增强因子于一身，具有更加显著的拉曼散射增强能力。

进一步，所述芯片基底材料为硅、玻璃、石英、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。

进一步，所述微结构阵列的微结构呈柱形、锥形、球形、三角形、金字塔形或倒金字塔形。

进一步，所述微结构阵列的微结构尺寸为0.5～100μm，阵列周期为0.5～100μm。

进一步，所述金属为Au、Ag、Cu或Pt。

进一步，所述两层金属膜中第一层金属膜厚度为100～500nm，第二层金属膜厚度为5～100nm。

本发明还公开了一种制备跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片的方法，包括以下步骤：

步骤一：选取硅、玻璃、石英、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯作为芯片基底材料；

步骤二：在所选基底材料表面加工微结构阵列，所加工的微结构阵列的微结构呈柱形、锥形、球形、三角形、金字塔形或倒金字塔形；

步骤三：在微结构阵列表面依次镀两层金属膜。

进一步，所述微结构阵列的微结构尺寸为0.5～100μm，阵列周期为0.5～100μm。

进一步，所述两层金属膜中第一层金属膜厚度为100～500nm，第二层金属膜厚度为5～100nm。

本发明制备跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片的方法简单，重复性高，易于实现规模化生产。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例1制得的跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片的剖面结构示意图；

图2为实施例1制得的跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片的扫描电子显微镜照片；

图3为利用实施例1制得的跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片，通过532nm激发光的RenishawinVia显微拉曼光谱仪测试10nM罗丹明B的拉曼光谱图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

以下实施例将公开一种跨尺度双金属协同增强拉曼散射（Trans-scale Bimetallic Synergistic Enhanced Raman Scattering，TBSERS）芯片，包括芯片基底1，所述芯片基底1上加工有微结构阵列，所述微结构阵列表面依次镀有两层金属膜2和3。

其中，所述芯片基底1材料为硅、玻璃、石英、聚二甲基硅氧烷（PDMS）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

所述微结构阵列的微结构呈柱形、锥形、球形、三角形、金字塔形或倒金字塔形。