基于表面等离子体激元局域场耦合效应的表面增强拉曼散射基底

摘要

本发明公布了一种基于表面等离子体激元局域场耦合效应的表面增强拉曼散射基底及其制备方法，涉及分子探测与识别技术和金属微纳结构制备方法，该类表面增强拉曼散射基底由具有纳米级间隙的金属微纳结构组成，在间隙内存在表面等离子体激元局域场耦合效应；具体形式包括：Ag纳米颗粒与Ag膜耦合体系、Ag纳米颗粒与Ag纳米小孔阵列耦合体系、Ag纳米球帽与Ag纳米小孔耦合体系；制备方法包括湿化学法和真空热蒸镀法。本发明该类表面增强拉曼散射基底的制备方法安全简便，不需要复杂的设备，成本低，结构稳定可控，重复率高，同时能提供高增强因子。

主权项

一种基于表面等离子体激元局域场耦合效应的表面增强拉曼散射基底，其特征在于，构造具有纳米级间隙的金属微纳结构，在间隙内存在表面等离子体激元局域场耦合效应，具有间隙的金属微纳结构有以下所示的两种形式之一：结构B为Ag纳米颗粒与Ag纳米小孔阵列耦合体系，Ag颗粒采用湿化学法制备，大小在100nm左右；Ag纳米小孔阵列通过在氧化铝模板上蒸镀Ag获得，厚度15～60nm；颗粒与孔之间的间隙由PMMA层厚度决定，10～100nm可调，在可见光照射下，Ag纳米小孔阵列与Ag颗粒的LSPs发生耦合，使电场增强并在PMMA层中局域；结构C为Ag纳米球帽与Ag纳米小孔耦合体系，通过向分散了聚苯乙烯（PS）小球的玻璃衬底上蒸镀一层Ag，可获得该体系，聚苯乙烯（PS）小球直径约200nm，球帽与孔之间的间隙由Ag膜厚度调控，在0～50nm范围内可调，在可见光照射下，Ag纳米小孔边缘处的LSPs与Ag纳米孔的LSPs发生耦合，将电场局域在间隙中；结构B的制备：首先，采用湿化学法制备Ag颗粒，具体是以Na₂S为催化剂，PVP为表面活性剂，在150℃油浴条件下持续搅拌乙二醇与硝酸银混合溶液，将硝酸银还原，制得Ag纳米立方体（1），离心后获得Ag纳米立方体的水溶液，然后在表面具有有序小孔的氧化铝模板上真空热蒸镀一层Ag，形成与模板表面结构相同的有序Ag纳米小孔阵列（5），再在Ag纳米孔阵列上旋涂一层PMMA/苯甲醚溶液，放入85℃烘箱中烘干，得PMMA层（2），最后在PMMA层上滴加Ag纳米立方体水溶液，自然晾干；结构C的制备：首先在干净的玻璃衬底（4）上单分散一层直径200nm的聚苯乙烯（PS）小球（7），再向上真空热蒸镀一层Ag，即可获得Ag纳米球帽（6）与Ag纳米小孔（8）耦合体系。