[发明专利]金属纳米半球壳阵列的SERS检测透明柔性基底及制备方法

说明书

本发明公开了金属纳米半球壳阵列SERS检测透明柔性基底及其制备方法，所述制备方法包括：利用自组装方法在硬质衬底表面铺设单层聚苯乙烯纳米小球；采用蒸镀的方法，在聚苯乙烯纳米小球表面淀积一层金属镍薄膜；退火处理使聚苯乙烯小球完全挥发后在衬底表面形成金属镍纳米空心半球壳阵列；在金属镍纳米空心半球壳表面通过热蒸镀方法沉积金属银薄膜；将粘性透明胶带覆盖于金属纳米空心半球壳之上，揭下后即可获得基于金属纳米半球壳阵列的SERS检测透明柔性基底。该制备方法具有成本低、可重复性高、工艺简单等优点，在工业生产中可以低成本在短周期内批量生产。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，特别涉及金属纳米半球壳阵列的SERS检测透明柔性基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)效应可以大大提高某些纳米结构表面吸附物的拉曼信号强度。利用该方法开发的表面拉曼增强光谱技术已成为一种超灵敏的表面检测技术，在电化学和分析科学领域得到了成功的应用。然而，SERS研究的激发线基本集中在可见光到近红外的波长范围内，镍等过渡金属能将激发线展宽到紫外区域，这将使SERS的应用系统得到实质性的扩展。

金属球壳/半球壳阵列由于其具有的表面等离激元增强效应，可激发表面增强拉曼散射效应。目前关于金属球壳/半球壳阵列的制备方法多采用化学方法合成，其工艺复杂、成本高昂且形成的金属球壳/半球壳阵列形貌不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供金属纳米半球壳阵列的SERS检测透明柔性基底及制备方法；该制备方法工艺简单，可操作性强，可重复性高；所制备基底可激发表面增强拉曼散射效应，在电化学和分析科学领域有着广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

金属纳米半球壳阵列的SERS检测透明柔性基底，包括：

镍金属薄膜，呈相互连接且六方密排的金属镍纳米空心半球壳阵列结构；

银金属薄膜，设置于镍金属薄膜上，呈相互连接且六方密排的金属银纳米空心半球壳阵列结构；

柔性透明衬底，设置于银金属薄膜上。

本发明进一步的改进在于：所述镍金属薄膜的厚度为20～50nm。

本发明进一步的改进在于：所述银金属薄膜的厚度为10～30nm。

本发明进一步的改进在于：镍纳米半球壳阵列中各半球壳的直径为200～700nm。

本发明进一步的改进在于：金属银纳米空心半球壳阵列结构中各半球壳的直径为200～700nm。

本发明进一步的改进在于：镍金属薄膜和银金属薄膜通过蒸镀的方式制备获得。

金属纳米半球壳阵列的SERS检测透明柔性基底的制备方法，包括以下步骤：

在硬质衬底表面铺设单层聚苯乙烯小球模版；

利用蒸镀方法在聚苯乙烯小球模版上沉积镍金属；

将表面沉积有镍金属的小球模版进行退火处理，去除聚苯乙烯小球模版得到镍金属薄膜；镍金属薄膜呈相互连接且六方密排的金属镍纳米空心半球壳阵列结构；

在镍金属薄膜上通过蒸镀方法沉积银金属得到银金属薄膜；银金属薄膜呈相互连接且六方密排的金属银纳米半球壳阵列结构；

通过带粘性可粘贴的柔性透明衬底将镍金属薄膜和银金属薄膜从硬质衬底表面揭下，得到基于金属纳米半球壳阵列的SERS检测透明柔性基底。

本发明进一步的改进在于：所述硬质衬底为硅片、石英片、蓝宝石衬底或氮化镓衬底。

本发明进一步的改进在于：所述的聚苯乙烯小球模板通过退火方法完全去除。