一种透明柔性表面增强拉曼活性基底及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种透明柔性表面增强拉曼活性基底及其制备方法。该基底以聚对苯二甲酸类塑料（PET）等透明柔性材料为衬底，通过O2等离子体刻蚀形成纳米丝阵列，再以镀膜技术在纳米丝表面负载金、银等贵金属纳米颗粒，形成三维纳米结构阵列。本发明提供的透明柔性表面增强拉曼活性基底形貌均一，结构可控，具有三维分布的高密度电磁热点，因此具有高的灵敏度和重现性。聚对苯二甲酸类塑料薄膜柔韧性好，透明度高，入射激光及拉曼散射光易于以较低的损耗穿过衬底，从而可用于对待测物的原位检测。本发明提供的制备方法工艺简单，易于实现大面积制备，甚至允许卷到卷的生产过程，成本低廉。
【专利说明】-种透明柔性表面増强拉曼活性基底及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种透明柔性表面增强拉曼活性基底及其制备方法，尤其是基于贵金 属负载纳米丝=维结构阵列的表面增强拉曼活性基底及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 表面增强拉曼光谱（S邸S)利用基底的表面增强拉曼散射效应，极大地增强了拉曼 光谱的检测灵敏度，能够通过无损检测的方式提供分析物丰富的结构信息，已被用于多种 痕量分析物的检测中，在生物化学、环境化学、生物物理和分子生物学等方面有着巨大的应 用潜力。SERS的高灵敏度取决于SERS基底的增强效应，主要来源于局域于金属纳米间隙内 的电磁场增强，即电磁热点。热点的电磁场强度决定着SERS基底的增强因子，即参与SERS 的吸附分子的平均信号增强，而热点的高密度分布将会增加微区内分子处于热点附近的几 率，从而提高检测的灵敏度，同时也可W改善基底信号的均一性。基于贵金属纳米颗粒负载 纳米线(纳米椿、纳米丝）的=维纳米结构阵列可W获得高密度、高强度的电磁热点，是实现 高性能SERS基底的有效途径。目前大部分SERS基底都是硬质且不透光的，一般需要使用 溶剂从被检测物体表面萃取待测物质，然后滴加到SERS基底上进行检测，整个过程复杂且 耗时。因此，亟需发展一种可W直接在物体表面进行原位检测的高灵敏SERS基底，而实现 原位快速SERS检测的关键是柔性、透明SERS基底的制备。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的之一在于提供一种透明柔性表面增强拉曼活性基底。
[0004] 本发明的目的之二在于提供一种表面增强拉曼活性基底的制备方法。
[0005] 本发明的目的之=在于提供一种使用透明柔性基底对分析物进行原位检测的方 法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案： 一种透明柔性表面增强拉曼活性基底，其特征在于该基底W聚对苯二甲酸类塑料 (PET)为衬底，通过化等离子体刻蚀形成纳米丝阵列，再W锻膜技术在纳米丝表面负载贵金 属纳米颗粒。
[0007] 一种使用上述透明柔性表面增强拉曼活性基底进行原位检测的方法，其特征在于 该方法的具体步骤为：直接将所述的基底表面与待测物体表面接触，入射激光从背面穿过 衬底到达基底表面，在基底表面的=维阵列中产生拉曼增强效应，拉曼散射光再穿过衬底 被收集，实现对待测物的原位检测。也可W采用传统检测方式，将待测分析物溶液滴加在基 底表面进行检测，入射光从正面入射，散射光也从正面被收集。
[000引一种制备上述透明柔性表面增强拉曼活性基底的方法，其特征在于该方法的具体 步骤为： ① 利用化等离子体刻蚀PET衬底得到纳米丝阵列； ② 采用锻膜技术在PET纳米丝阵列表面负载贵金属纳米颗粒。
[0009] 制备所述的纳米丝的具体步骤为；将一定尺寸的、厚度约为200化的阳T塑料薄 膜平置于等离子体腔衬底盘上，衬底盘水冷。经预抽真空，然后通入高纯度〇2,流速20-100 seem,控制腔体气压小于10 Pa。打开射频电源开始刻蚀，射频功率为100-200W，刻蚀时间 5-20 min,在阳T表面产生纳米丝阵列。纳米丝阵列也可W通过化等离子体刻蚀其它透明 柔性的聚合物薄膜巧日聚甲基丙締酸甲醋PMMA等）获得。
[0010] 上述的贵金属纳米颗粒负载的具体步骤为；将等离子体刻蚀后的PET塑料薄膜 转移至锻膜腔中，采用热蒸发或磁控瓣射或离子瓣射在PET纳米丝表面沉积金或银等贵金 属，名义厚度为10-50 nm，贵金属在纳米丝顶端、侧壁及底部形成纳米颗粒，形成S维结构 SE：RS基底。
[0011] 本发明的优点和效果是；本发明与现有的技术相比，具有W下优点： 1) 本发明提供的方法制备的表面增强拉曼活性基底形貌均一，结构可控，可W实现= 维分布的高密度电磁热点，具有高的灵敏度和重现性； 2) 本发明采用聚对苯二甲酸类塑料薄膜（PET)为衬底，柔初性好，透明度高，入射激光 及拉曼散射光易于W较低的损耗穿过衬底，实现对待测物的原位检测； 3) 本发明提供的制备方法工艺简单，易于实现大面积制备，甚至允许卷到卷的生产过 程，成本低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 附图1是本发明所述透明柔性表面增强拉曼活性基底的扫描电镜照片，插图为高 分辨率扫描电镜照片。
[0013] 附图2是浓度IX 1(T4M的罗丹明（R6G)为探针分子的表面增强拉曼光谱，其中曲 线a为常规检测方式得到的谱线，曲线b为原位检测方法得到的谱线，插图为两种检测方式 的不意图。
【具体实施方式】
[0014] 实施例一：本实施例W PET为衬底制备纳米丝阵列，再W锻膜技术在纳米丝表面 负载Ag纳米颗粒，并W 1 X 1(T4M的罗丹明（R6G)作为探针分子，进行表面增强拉曼光谱的 测试，具体过程如下： 1) 纳米丝阵列的制备；将一定尺寸的、厚度约为200化的阳T塑料薄膜平置于等离子 体腔衬底盘上，衬底盘水冷。经预抽真空，然后通入高纯度〇2,流速20 - 100 seem,控制腔 体气压小于10 Pa。打开射频电源开始刻蚀，射频功率为100 - 200W，刻蚀时间5 - 20 min， 在PET表面产生纳米丝阵列； 2) Ag纳米颗粒负载；将等离子体刻蚀后的PET塑料薄膜转移至热蒸锻腔中，预抽真空 至10可a,打开蒸锻电源，缓慢加电压至18 V，电流约11 A，温度稳定后，打开挡板开始蒸 锻，蒸发速率约0.1 nm/s，蒸发银的名义厚度为10-30 nm。如图1所示，Ag在纳米丝顶端、 侧壁及底部形成均匀分布的纳米颗粒，形成=维结构的表面增强拉曼活性基底； 3) 表面增强拉曼活性基底用于分析物的检测：W 1 X 1(T4M的罗丹明（R6G)作为探针分 子，对制备的Ag负载的纳米丝阵列S维结构表面增强拉曼活性基底进行表面拉曼光谱测 试。采用UbRAM皿激光显微拉曼光谱仪，100倍物镜，W 514 nm激光激发，入射功率为50 MW。激光分别从基底的正面和反面入射。图2中曲线a为正面入射和收集（即常规检测方 式）得到的拉曼光谱，表明本发明所述的基底具有高的拉曼活性和灵敏度；曲线b为从反面 入射及收集（即原位检测方式）得到的拉曼光谱，尽管由于衬底对入射光及散射光的吸收造 成的信号相对较弱，但R6G的指纹峰清晰可辨，证实了该种基底可用于对待测物进行原位 检测。
【权利要求】
1. 一种透明柔性表面增强拉曼活性基底，其特征在于该基底以聚对苯二甲酸类塑料 (PET)为衬底，通过02等离子体刻蚀形成纳米丝阵列，再以镀膜技术在纳米丝表面负载贵金 属纳米颗粒。
2. -种使用权利要求1所述的透明柔性表面增强拉曼活性基底进行原位检测的方法， 其特征在于所述的检测具体步骤为：直接将所述的基底表面与待测物体表面接触，入射激 光从背面穿过衬底到达基底表面，在基底表面的三维阵列中产生拉曼增强效应，拉曼散射 光再穿过衬底被收集，实现对待测物的原位检测；也可以采用传统检测方式，将待测分析物 溶液滴加在基底表面进行检测，入射光从正面入射，散射光也从正面被收集。
3. -种制备根据权利要求1所述的透明柔性表面增强拉曼活性基底的方法，其特征在 于该方法的具体步骤为： ① 利用O2等离子体刻蚀PET衬底得到纳米丝阵列； ② 采用镀膜技术在纳米丝阵列表面负载Ag纳米颗粒。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于制备所述的纳米丝的具体步骤为：将一定 尺寸的、厚度约为200Mm的PET塑料薄膜平置于等离子体腔衬底盘上，衬底盘水冷；经预抽 真空，然后通入高纯度O2，流速20-100sccm，控制腔体气压小于10Pa;打开射频电源开始 刻蚀，射频功率为100-200W，刻蚀时间5-20min，在PET表面产生纳米丝阵列；纳米丝阵列 也可以通过O2等离子体刻蚀其它透明柔性的聚合物薄膜(如聚甲基丙烯酸甲酯PMM等)获 得。
5. 据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的贵金属纳米颗粒负载的具体步骤为： 将等离子体刻蚀后的PET塑料薄膜转移至镀膜腔中，采用热蒸发或磁控溅射或离子溅射在 PET纳米丝表面沉积金或银等贵金属，名义厚度为10-30nm，贵金属在纳米丝顶端、侧壁及 底部形成纳米颗粒，形成三维结构的表面增强拉曼活性基底。
【文档编号】G01N21/65GK104502323SQ201410800796
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】左则文, 朱凯 申请人:安徽师范大学