[发明专利]基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底及其制备方法和应用

说明书

本发明属于柔性电子薄膜技术领域，尤其涉及基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底及其制备方法和应用。所述SERS基底包括：柔性薄膜基材、光固化树脂层、凹槽、金属薄膜层和纳米颗粒，其中：所述光固化树脂层设置在柔性薄膜基材的表面上，所述凹槽呈阵列式分布在光固化树脂层上且与光固化树脂层一体化成型，所述金属薄膜层覆盖在光固化树脂层和凹槽表面，所述纳米颗粒有序填充在凹槽之中。本发明将光固化树脂层和凹槽进行了金属化，并通过纳米结构和有序纳米颗粒的协同作用实现拉曼信号增强，具有精度高、灵敏度高、稳定性好、信号重现性强等优点。

技术领域

本发明属于柔性电子薄膜技术领域，尤其涉及一种基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底及其制备方法和应用。

背景技术

本发明背景技术公开的信息仅仅旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

表面增强拉曼散射(SERS)可以将吸附在金属表面的分子信号放大到106-1015倍，甚至可以实现单分子检测，是一种高灵敏的光谱技术，广泛应用于材料科学、表面科学、分析化学、生物学、诊断学等领域。

表面增强拉曼光谱测试要求信号具有稳定性和重现性，主要取决于表面增强基底的纳米结构及纳米颗粒的有序性和均匀性，精度高、灵敏度高、稳定性好、信号重现性强的SERS基底的快速制备成为亟需解决的问题。

专利文献CN 109187487 A公开了一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用，该专利通过电化学置换反应制备纳米银颗粒团簇实现拉曼信号增强。然而，本发明人认为：该专利文献仅通过纳米银颗粒实现SERS功能，且其中的纳米银颗粒随机分布，无法保证多次检测的信号重现性。

专利文献CN 109239051 A公开了一种柔性可转移型表面增强拉曼检测基底，将硫醇化的聚苯乙烯通过配体交换修饰到贵金属纳米颗粒上，然后将其通过气液界面自组装的方法在多孔基底上组装成有序的无基底自支撑的二维贵金属纳米超晶格薄膜，即得到柔性可转移型SERS基底。然而，本发明人认为：该专利文献存在制作工艺复杂、效率低、成本高等不足，且通过自组装工艺只能实现单层金属颗粒的二维组装，无法实现多层金属颗粒的有序排布，削弱拉曼信号增强效果。

发明内容

针对上述的现有技术中存在的问题，本发明旨在提供基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底及其制备方法和应用。本发明的方法不仅成本低、效率高、适合大规模批量化加工，而且制备的性SERS基底能够实现拉曼信号的高精度、高灵敏度、稳定性和可重现性测试。

本发明第一目的，提供一种基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底。

本发明第二目的，提供所述基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底的制备方法。

本发明第三目的，提供所述基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底及其制备方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种基于纳米结构和有序纳米颗粒的柔性SERS基底，包括：柔性薄膜基材、光固化树脂层、凹槽、金属薄膜层和纳米颗粒，其中：所述光固化树脂层设置在柔性薄膜基材的表面上，所述凹槽呈阵列式分布在光固化树脂层上，且凹槽与光固化树脂层一体化成型，所述金属薄膜层覆盖在光固化树脂层和凹槽表面，所述纳米颗粒有序填充在凹槽中。

作为进一步的技术方案，所述柔性薄膜基材包括：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等中的任意一种。

作为进一步的技术方案，所述金属薄膜层和纳米颗粒由具有拉曼信号增强功能的材料制成，例如：金、银、铜、铂等。