[发明专利]一种表面等离子体共振柔性薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面等离子体共振柔性薄膜，包括柔性支撑层和金属活性层，柔性支撑层由弹性透明聚合物薄膜和部分镶嵌于弹性透明聚合物薄膜上的氧化铜纳米线组成，金属活性层镀在氧化铜纳米线上。还公开了制备方法，方法为激光烧蚀铜箔，在具有V型沟槽结构的铜箔表面生长氧化铜纳米线，再旋涂或滴加处理后的聚合物，干燥后形成弹性透明聚合物薄膜，弹性透明聚合物薄膜和氧化铜纳米线剥离得到柔性支撑层，氧化铜纳米线上镀金属活性层，得到表面等离子体共振柔性薄膜。本发明的氧化铜纳米线提供了金属活性层的支撑位点，使热点多且分布均匀，聚合物薄膜有柔软性和透光性，拉伸后金属活性层能产生更多的有效热点，表面增强拉曼光谱信号强度增强。

技术领域

本发明属于表面增强拉曼光谱技术领域，具体涉及一种表面等离子体共振柔性薄膜及其制备方法。

背景技术

SERS，也即表面增强拉曼光谱效应，可提供单分子水平的待测物的指纹图谱信息。表面增强拉曼光谱具有谱带窄、无水干扰、取样量小、抗光干扰、原位无损检测的优点，被应用于公共安全、食品检测、环境监测、生命科学等领域。尽管SERS已发现四十余年，但因SERS存在SERS基底制备繁琐、易受污染而失效、基底的有效热点少、SERS光谱信号弱、分析样品制样复杂以及检测受分析对象和环境限制的问题，在生活中的推广应用仍然有限，SERS基底一般为刚性的或不透明、无弹性的柔性滤纸，分析物制成溶液后滴涂于基底上检测，这限制了SERS在原位检测上的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种表面等离子体共振柔性薄膜及其制备方法，该薄膜制备方法简单，不易受污染而失效，检测不受分析对象和环境限制，氧化铜纳米线提供了金属活性层的支撑位点，使热点多且分布均匀，弹性透明聚合物薄膜具有柔软性、透光性和可伸缩性，该表面等离子体共振柔性薄膜可单轴拉伸，调制金属纳米粒子间距，拉伸后金属活性层产生近场耦合相互作用，能产生更多的有效热点，SERS光谱信号强度增强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种表面等离子体共振柔性薄膜，其特征在于，包括柔性支撑层和沉积在柔性支撑层上的金属活性层，所述柔性支撑层由弹性透明聚合物薄膜和部分镶嵌于弹性透明聚合物薄膜上的氧化铜纳米线组成，所述金属活性层镀在氧化铜纳米线上。

优选地，金属活性层为贵金属制成的多个金属纳米粒子或者金属纳米薄膜，所述贵金属为金、银、铜、铂和镉中的一种或两种以上。

优选地，所述金属纳米粒子的粒径为10～2000nm，多个金属纳米粒子的间隙为0.5～500nm；所述金属纳米薄膜的厚度为10～15nm。

优选地，所述柔性支撑层的厚度为5～2000μm。

优选地，所述氧化铜纳米线的长度为5～15μm，所述氧化铜纳米线的直径约为20～500nm。

另外，本发明提供了上述表面等离子体共振柔性薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、激光烧蚀铜箔：将铜箔的表面抛光后依次用丙酮、异丙醇、去离子水清洗5～30min，然后用氮气吹干，再通过激光烧蚀铜箔的一侧表面，烧蚀30～120min，在铜箔表面形成具有微/纳米表面结构的多个相互平行的V型沟槽结构；

步骤二、生长氧化铜纳米线：将步骤一中表面具有V型沟槽结构的铜箔放置在温度为300℃～600℃管式气氛炉中,并以500sccm～4000sccm的流量向管式气氛炉中通入水汽，恒温热处理2h～5h后，自然冷却至室温，在具有平行V型沟槽结构的铜箔表面生长有氧化铜纳米线；

步骤三、制备弹性透明聚合物薄膜：在步骤二中表面生长有氧化铜纳米线的铜箔的一侧上旋涂或滴加预处理后的聚合物，然后干燥后形成弹性透明聚合物薄膜；

步骤四、柔性支撑层的形成：将步骤三中所述弹性透明聚合物薄膜和氧化铜纳米线从铜箔上剥离，得到柔性支撑层；