表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）的相關(guān)應(yīng)用研究

自從發(fā)現(xiàn)表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）對(duì)于粗糙表面的影響以來(lái)，許多研究已經(jīng)開(kāi)始對(duì)多樣化的、有發(fā)展的SERS基底進(jìn)行了探索。目前，大多數(shù)的研究集中在各種納米結(jié)構(gòu)的不同形狀、尺寸、納米粒子之間的間隙上，以便于能夠達(dá)到更高的SERS檢測(cè)靈敏度。對(duì)于SERS在實(shí)際中的應(yīng)用，基底的性能是一個(gè)至關(guān)重要的因素。 因此，如何制備出具有利用價(jià)值的基底仍然是SERS發(fā)展道路上的一個(gè)挑戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)近幾年的研究發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料基底的性質(zhì)優(yōu)良，為研究者們的研究提供了一個(gè)很有前途的發(fā)展方向。

在我們的研究中，首先利用磁控濺射技術(shù)在膠體球有序模板上制備出一種納米“柱-帽”SERS基底，經(jīng)過(guò)熱處理后Ag納米粒子嵌入到SiO2 層中形成一個(gè)冠狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了高密度的熱點(diǎn)，這個(gè)冠狀結(jié)構(gòu)和納米粒子的尺寸可以通過(guò)熱處理的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，隨著升高溫度，SiO2 層捕獲的Ag納米粒子從2 nm長(zhǎng)到5 nm，經(jīng)熱處理后的基底增加了等離子耦合導(dǎo)致了SERS強(qiáng)度增大。納米“柱-帽”陣列熱處理溫度為600℃的時(shí)候展現(xiàn)了最粗糙的表面，出現(xiàn)了最強(qiáng)的SERS信號(hào)，與未經(jīng)過(guò)熱處理的基底相比高出了一個(gè)數(shù)量級(jí)。我們的研究提供了一種簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展的方法制備Ag/SiO2 多層陣列用于SERS應(yīng)用中以及其它等離子技術(shù)中，像等離子體光催化。

其次，以直徑為200 nm的聚苯乙烯膠體球球（PS）陣列為模板襯底，結(jié)合等離子體刻蝕技術(shù)和磁控濺射技術(shù)，制備出了具有高熱點(diǎn)密度的銀納米帽子陣列、納米帽-星陣列和納米環(huán)-納米粒子陣列，能夠通過(guò)控制對(duì)膠體球模板的刻蝕時(shí)間很容易的操控基底結(jié)構(gòu)。納米帽-星結(jié)構(gòu)（刻蝕120 s）產(chǎn)生了最強(qiáng)的SERS信號(hào)，增強(qiáng)因子EF是1.87×105，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在整個(gè)樣品表面SERS增強(qiáng)是均勻一致的，F(xiàn)DTD模擬證明了強(qiáng)的SERS信號(hào)來(lái)自于高密度的熱點(diǎn)和增強(qiáng)的電磁場(chǎng)。這個(gè)工作為制備SERS活性基底提供了一條有前途的方法，并且具有良好的性能。

最后，通過(guò)自組裝技術(shù)，刻蝕技術(shù)和磁控濺射技術(shù)相結(jié)合的方法制得二氧化硅-銀納米碗結(jié)構(gòu)基底，通過(guò)改變刻蝕時(shí)間對(duì)碗的直徑進(jìn)行調(diào)控。入射光進(jìn)入這樣的孔洞結(jié)構(gòu)，與金屬腔體發(fā)生耦合，產(chǎn)生局域表面等離子體共振，而且在碗壁以及碗與碗之間的間隙處均有熱點(diǎn)生成，選擇4-巰基苯甲酸（4-MBA）作為探針?lè)肿訉?duì)基底的SERS性能進(jìn)行了檢測(cè)，得到不同增強(qiáng)效果的SERS光譜，證明該基底具有SERS活性，可應(yīng)用于分子探測(cè)與識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。

審核編輯：fqj