[发明专利]一种表面增强拉曼基底及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种表面增强拉曼基底及其制备方法与应用，表面增强拉曼基底，包括：金属基体，金属基体表面均布有若干凹型限位结构，每个凹型限位结构内填充有若干个金属纳米颗粒，凹型限位结构的内径与金属纳米颗粒的直径比为1.01‑1.5:1；所述凹型限位结构的侧面与底部垂直。该拉曼基底可以实现表面增强拉曼信号的高精度、高灵敏度、可重复性测试。

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，尤其是涉及一种表面增强拉曼基底及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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)是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中，在激发区域内，由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射信号大大增强的现象，广泛用于表面研究、吸附界面表面状态研究、生物大小分子的界面取向及构型、构象研究、结构分析等，可以有效分析化合物在界面的吸附取向、吸附态的变化、界面信息等。

目前常用的拉曼活性基底，如，电化学粗糙化的贵金属活性电极基底、贵金属溶胶活性基底、真空蒸镀贵金属岛膜活性基底以及化学刻蚀和化学沉积贵金属的活性基底，这些自组装活性基底提供的表面粗糙度难以控制，影响了吸附分子光谱的稳定性、均一性和重复性。发展而来的有序表面纳米结构的方法，虽然可以在一定程度上提高纳米结构的有序性，但是表面增强拉曼信号的精度和灵敏度相对较差，在检测某些浓度较低的物质。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种表面增强拉曼基底及其制备方法与应用，该拉曼基底可以实现表面增强拉曼信号的高精度、高灵敏度、可重复性测试。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种表面增强拉曼基底，包括：

金属基体，金属基体表面均布有若干凹型限位结构，每个凹型限位结构内填充有若干个金属纳米颗粒，凹型限位结构的内径与金属纳米颗粒的直径比为1.01-1.5:1；

所述凹型限位结构的侧面与底部垂直。

通过凹型限位结构和纳米颗粒的协同作用，实现1+12的功能，具体机理如下所示：凹型限位结构之间可以产生“热点”，激发等离子体共振，实现增强拉曼信号强度的功能；此外，金属纳米颗粒之间可以产生“热点”，凹型限位结构又可以对金属纳米颗粒起到限位作用，使金属纳米颗粒在大面积上保持有序性和一致性，实现拉曼信号的稳定性和可重现性测试；再者，凹型限位结构和金属纳米颗粒之间也可以产生非常多的“热点”，进一步提高拉曼信号检测的精度和灵敏度。

凹型限位结构的侧面与底部垂直，可以保证纵向方向尺寸一致，每层只能容纳一个金属纳米颗粒，且可以最大限度限制金属纳米颗粒的位置，最大可能保证纵向方向上金属纳米颗粒的有序性。

在一些实施例中，所述金属基体和金属纳米颗粒的材质为金、银、铜或铂等。

在一些实施例中，所述凹型限位结构在金属基体表面呈阵列式分布。

进一步的，所述阵列式分布为矩形阵列式、方形阵列、菱形阵列、三角形阵列、六边形阵列或圆形阵列。

在一些实施例中，所述金属纳米颗粒的粒径为1nm-100nm，凹型限位结构的深度为0.5nm-1000nm，凹型限位结构的深度与金属纳米颗粒的粒径比例为0.5-10。

若比例小于0.5，金属纳米颗粒的大部分无法落入凹型限位结构，不能产生很好的限位作用；若比例过大，对飞秒激光加工深度要求过高，且深度太大时拉曼信号从凹型限位结构中释放的难度加大，影响拉曼增强效果。