[实用新型]一种表面增强拉曼散射基底

说明书

本实用新型公开了一种表面增强拉曼散射基底，所述SERS基底由从下到上的第一SiO₂层、具有空隙圆环的Ag层、第二SiO₂层和2个相同的等边三角形银片构成；其中，所述第二SiO₂层由两部分构成：一部分位于具有空隙圆环的Ag层的表面，另一部分位于空隙圆环与第一SiO₂层的连接面上；所述2个相同的等边三角形银片的边长均在纳米级别，所述2个相同的等边三角形银片均位于空隙圆环内径区域的第二SiO₂层上，且1个等边三角形银片的顶点与另1个等边三角形的顶点的最小距离在5nm～15nm。本实用新型的SERS基底的灵敏度高，且拉曼信号增强倍数大，具有较好的拉曼增强效果。

技术领域

本实用新型属于微纳米结构器件技术领域，涉及一种表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering，SERS)基底。

背景技术

当光被原子或分子散射时，绝大多数光子发生弹性散射，即散射光的频率与入射光的频率相同，称之为瑞利散射；还有一小部分光子发生非弹性散射，即散射光的频率与入射光不同，也称之为拉曼散射。

拉曼散射可以准确地反映分子的震动能级的信息，因此被当做是分子“指纹”，从而被广泛地应用于物质的检测中。同时拉曼散射光谱检测是一种不需要对待检测样品进行标记的物质结构分析手段，具有非破坏性、无需接触等特点。随着激光技术和弱信号探测接收技术的发展，作为一种可实现物质结构分子水平检测的手段，拉曼散射光谱检测有望在生物检测、疾病诊断、环境监测、化学分析等领域获得实际和广泛的应用。

然而，由于拉曼散射截面小，拉曼散射光谱检测的分析灵敏度低，很多分子或者基团的拉曼光谱很难获得。虽然通过提高激励激光功率可以在一定程度上提高拉曼散射光谱的强度，但对于生物样品，强度太大的激光会破坏样品的生物活性，因此很多应用转而利用了表面增强拉曼散射效应来提高样品的拉曼散射光谱强度。

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering，SERS)是一种异常的表面光学现象，是指粗糙的贵金属表面在入射光激发的情况下增强吸附在其表面的物质分子的拉曼散射光谱信号的一种现象。分子拉曼散射信号的增强来源于粗糙表面在光照射下所产生的表面电子振荡，当入射光的频率与金属自身的等离子体的频率相匹配时，电子振荡达到最大，于是在金属表面产生一个与入射光频率相同的附加局域电磁场，它所覆盖的区域存在着入射光和表面等离子体被激发后叠加在一起的电磁场。由于分子的拉曼散射源于分子自身的极化与外界电场的相互作用，所以处在这个叠加电场中的分子除了受原入射电磁场的作用外还受这个局域增强电磁场的作用，因此激发出的拉曼散射信号也相应地得到了加强。与普通拉曼散射光谱信号相比，表面增强拉曼散射信号的强度有多个量级的增强，甚至可以达到单分子拉曼散射信号的探测。表面增强拉曼散射是这种粗糙化金属表面上最为突出的效应，在粗糙化的金、银、铜等金属的表面上，与普通的拉曼散射光谱强度相比表面增强拉曼散射的增强可达到 10⁶。

自从表面增强拉曼散射出现后，其领域的发展是相当迅猛的，在应用方面，科学家们利用表面增强拉曼散射技术测量分子以及物质的拉曼光谱，建立完整的拉曼库；制作表面承载基底，应用拉曼光谱的指纹特性，在探测器方面和分子检测方面具有巨大的潜力，表面增强拉曼散射有望成为单分子检测的重要工具即利用表面增强拉曼散射技术测量分子和物质的拉曼光谱对分子结构进行研究和探索。但是，现有技术的表面增强拉曼散射基底的灵敏度仍相对较低，拉曼信号增强倍数不够大，效果有待进一步提升以满足实际应用的需求。

因此，如何基于表面增强拉曼散射机理制备出灵敏度更高的检测器件成为了目前研究的重要方向。

实用新型内容