[发明专利]PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构低浓度检测SERS基底

说明书

本发明公开了一种PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构低浓度检测SERS基底，依次包括玻璃衬底、钛薄膜、金薄膜、PMMA薄膜、金纳米立方体、吸附在PMMA薄膜和金纳米立方体表面的待测物。TM偏振光正入射PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构表面时，将激发局域表面等离子体和传播表面等离子体，且两种表面等离子之间会发生强共振耦合，导致很强的电场增强，进而产生很强的表面增强拉曼散射(SERS)光谱，用于低浓度SERS检测。本发明具有易操作、低成本、高灵敏的优势，可广泛用于低浓度检测。

技术领域

本发明属于表面增强拉曼散射基底领域，涉及利用PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构的表面增强拉曼散射(SERS)光谱，利用SERS进行低浓度测量的技术领域，特别涉及PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构的表面增强拉曼散射基底。

背景技术

表面增强拉曼散射克服了普通拉曼光谱灵敏度低的缺点，可以获得常规拉曼光谱所无法得到的信息。SERS源于表面等离子体共振引起的局域电磁场，因此微纳结构的电场增强在SERS领域得到了广泛的应用。目前，SERS基底主要包括由不同形状及尺寸的金属纳米颗粒形成的单一结构SERS基底，如三角形、圆饼状、圆环状、纳米线、纳米棒、纳米孔以及纳米团簇，组装在不同的固体基底上的金属纳米颗粒形成的复合结构SERS基底。研究人员虽然已经设计出了许多的微纳结构，并实现了较高的电场增强和SERS测量。但是这些结构仍然存在一定的不足，主要表现在以下几个方面：

(1)单一结构的SERS基底：结构单一、电场增强较小，利用金属微纳结构激发的表面等离子体来增强电场，仅能激发局域表面等离子体，SERS强度有限，不能进行更低浓度的待测物检测。

(2)复合结构的SERS基底：制备工艺复杂、成本高。

发明内容

本发明的目的是提供PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构低浓度检测SERS基底，对上述SERS基底改进，从而实现低浓度待测物检测，同时实现易操作、低成本、高灵敏的SERS检测。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构低浓度检测SERS基底，所述的基底依次包括玻璃衬底，钛薄膜，金薄膜，PMMA薄膜、金纳米立方体、吸附在PMMA薄膜和金纳米立方体表面的待测物；当TM偏振光正入射PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构表面时，将激发金纳米立方体周围的局域表面等离子体，局域表面等离子体散射到金薄膜上，从而激发PMMA薄膜和金薄膜界面的传播表面等离子体，传播表面等离子与局域表面等离子体相互作用，产生很强的共振耦合，从而使得复合结构有更高的电场增强，这种强电场将激发吸附在复合结构中的待测物的拉曼光谱，因此，复合结构可以产生很强的SERS信号。

进一步地，所述的钛薄膜和金薄膜，通过磁控溅射法制备，所述的PMMA薄膜通过旋涂法制备。

进一步地，通过化学方法制备得到金纳米立方体水溶液，与待测物水溶液混合后，得到金纳米立方体和待测物的混合水溶液。

进一步地，将金纳米立方体和待测物的混合水溶液，滴涂在PMMA薄膜表面，自然晾干，得到吸附了待测物的PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构，用于SERS检测。

本发明的原理在于：当TM偏振光正入射PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构低浓度检测SERS基底的表面时，入射光与金纳米立方体中的自由电子发生共振，从而形成局域表面等离子体，局域表面等离子体散射到金薄膜上，从而激发PMMA和金薄膜界面的传播表面等离子体，传播表面等离子与局域表面等离子体相互作用，产生很强的共振耦合，从而使得复合结构有更高的电场增强，这种电场将激发吸附在复合结构上的待测物的拉曼光谱，且产生很强的SERS信号。

本发明PMMA间隔的金纳米立方体与金膜复合结构低浓度检测SERS基底，优点如下：