[发明专利]银脑回/石墨烯/金膜三维SERS基底及制备方法

说明书

本发明提供一种银脑回/石墨烯/金膜复合型三维拉曼增强基底制备方法及应用，包括以下步骤：利用热蒸镀的方法在石英基表面沉积金纳米薄膜，湿法转移化学气相沉积法(CVD)生长的石墨烯，之后再利用热蒸镀的方法在石墨烯表面蒸镀银脑回纳米结构即可获得银脑回/石墨烯/金膜复合型三维拉曼增强基底。重复以上步骤可在柔性超薄的云母片上制备银脑回/石墨烯/金膜三维复合结构得到柔性拉曼增强基底用于食品安全检测。

技术领域

本发明属于三维拉曼增强(SERS)基底领域，特别涉及一种基于银脑回/石墨烯/金膜复合型三维SERS基底制备方法及应用。

背景技术

拉曼增强这一物理现象，由于其可以提供超灵敏和无标记的化学和生物分析，近几年已经吸引了广大研究者们的注意力。研究人员已经付出很多努力提高拉曼增强基底的增强强度、灵敏度和均匀性。研究表明，这些指标主要取决于贵金属在受到激光激发的作用产生的热点的数量和密度。三维拉曼增强基底相比二维增强基底而言，具有较大的比表面积，因而可以增加热点的数量，同时非常利于待测分子的吸附，因此可以获得高灵敏度的拉曼增强信号。目前大量工作主要采用高成本、工艺复杂的光刻技术、电子束光刻技术和磁控溅射技术在贵金属表面包裹介电层实现二维或者三维拉曼增强基底制备，因此限制了大批量生产。

中国专利CN201510417395.X公开了一种G-SERS基底的制备方法及癌细胞检测方法，为银纳米结构-石墨烯-金纳米结构器件。但其增强强度、灵敏度和均匀性等指标极易受金属纳米结构的形状、尺寸和周期性的影响。因此，急需开发一种灵敏度更高、均一性更好的新型拉曼增强基底。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种基于银脑回/石墨烯/金膜复合型三维拉曼增强基底制备方法及应用。本发明操作简单、成本低，可实现三维拉曼增强基底的批量化制备，而且获得的拉曼增强基底灵敏度高、均一性高，并且可以投入实际应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种银脑回/石墨烯/金膜复合型三维拉曼增强基底，包括：

石墨烯-金纳米结构基底；

沉积在石墨烯-金纳米结构基底上的银脑回纳米结构；

其中，所述银脑回纳米结构为与人类大脑皮层的脑回与脑沟结构类似的、由纳米银构成的结构体。

相比传统的球形纳米颗粒，本发明复杂的银脑回纳米结构由于其较高的周期性和超狭窄的纳米间隙使拉曼增强基底就有更多，密度更大的热点。

优选地，所述银脑回纳米结构的宽度为10-30nm，间隙为1-10nm，厚度为2-10nm。

优选地，所述基底材料为石英、硅或柔性超薄云母片。

优选地，所述石墨烯-金纳米结构基底中，金纳米薄膜厚度为10-50nm。

优选地，所述石墨烯-金纳米结构基底中，石墨烯层数为2-10层。

本发明还提供了一种银脑回/石墨烯/金膜复合型三维拉曼增强基底的制造方法，包括：

制备石墨烯-金纳米结构基底；

在石墨烯-金纳米结构基底上热蒸镀银脑回纳米结构，即得；

所述银脑回纳米结构为与人类大脑皮层的脑回与脑沟结构类似的、由纳米银构成的结构体。

相比传统的球形纳米颗粒，本发明复杂的银脑回纳米结构具有以下优点：

1.比表面积大：有利于待测分子和基底有效地接触，使拉曼增强基底更加灵敏；

2.纳米间隙超狭窄：在激光的激发下得到更强的电磁场增强；