[发明专利]一种SERS芯片的制备方法

说明书

本发明提供了一种SERS芯片的制备方法，利用喷墨打印机将含有金属纳米粒子的分散液打印到表面具有多个凹坑的衬底的所述凹坑中，经溶剂挥发去除所述分散液的溶剂，使所述金属纳米粒子自组装在所述衬底的凹坑内。本发明采用喷墨打印制备SERS芯片，可控性强，可规模化生产，普适性好，工艺操作简单方便，由此方法制得的SERS芯片具有高SERS活性，高均匀性，极佳的稳定性和批次重现性等优点。

技术领域

本发明涉及表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)技术，特别是一种SERS芯片的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)是通过金属纳米结构表面上或附近的探针分子与金属表面发生等离子共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)相互作用从而引发拉曼增强散射，SERS产生的拉曼信号较普通拉曼散射会增强10³-10¹⁴倍。相对于其它光谱检测方法，SERS具备高灵敏度、高选择性和检测条件宽松三个明显优势，可广泛地应用于痕量分析、单分子检测、生物医学检测、表面吸附和催化反应等诸多领域。

SERS活性的高低依赖于基底的纳米结构，与其形状、尺寸以及间隙密切相关。早期的SERS基底，如电化学粗糙的金属电极或贵金属纳米溶胶滴干后形成的纳米粒子团聚体，由于其纳米结构具有随机性，导致SERS信号不均匀，目标分子信号重复性差，严重影响了SERS技术的发展和应用。

为了获得可重复的SERS信号，人们制备了一系列具有规则纳米结构的SERS基底。例如，有研究人员提出了一种单层膜结构的SERS基底，该SERS基底具有高度规则的纳米结构，均匀性优异，检测结果具有极高的重现性和可信度。然而，其增强因子(EF)仅有10⁶，限制了其在痕量分析中的应用。还有研究人员利用AAO模板为限域结构，通过原子蒸镀、磁控溅射、脉冲沉积或电化学沉积制备纳米粒子聚集体，并转移至PMMA基底上，但此方法仅能获得连续膜状结构，并不能形成有间隙的纳米粒子聚集体结构，因此热点效应不强，其增强因子并不理想。

SERS发展至今已近50年，然其广泛应用仍受限于优质基底的获得。另一方面，随着人类社会的发展，在食品卫生，环境污染，公共安全方面的痕量物质检测需求越来越高，而具有超高灵敏度的SERS技术(甚至可实现单分子检测)并不能完全发挥其应有的作用。基于上述情况，提供一种成本低廉、工艺简单、高度重现且具有高SERS活性的基底已刻不容缓。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控性强、可规模化生产、工艺简单方便、高度重现且具有高SERS活性的芯片的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种SERS芯片的制备方法，利用喷墨打印机将含有金属纳米粒子的均匀分散液打印到表面具有多个凹坑的衬底上，经溶剂挥发去除所述分散液的溶剂，使所述金属纳米粒子组装在所述衬底的凹坑内。

优选地，将所述均匀分散液打印到所述衬底的凹坑中。

优选地，所述喷墨打印机具有多个并列设置的打印喷头，打印时，使所述多个打印喷头分别一一对准所述衬底上的多个凹坑，以将所述分散液对应打印到所述的凹坑形成所述的纳米结构单元。

本发明中，所述凹坑在所述衬底的整个表面上间隔分布，即凹坑与凹坑之间形成有间隙，而非连接成一体。

本发明中，表面具有多个凹坑的衬底可以是具有相同规格的凹坑或不同规格的凹坑的衬底，优选采用具有多种规格的凹坑的衬底。

其中，所述凹坑的规格由所述凹坑周向的轮廓形状、凹坑的体积、凹坑的开口面积限定，当二个凹坑的周向的轮廓形状、凹坑的体积、凹坑的开口面积三个中的任意一个不同时，视为二种规格。