金纳米颗粒阵列基底的化学置换制备及其表面增强拉曼散射特性研究
本文选题:金纳米颗粒阵列 + 化学置换 ; 参考:《光谱学与光谱分析》2017年12期
【摘要】:表面增强拉曼(SERS)作为一种分析手段,具有高灵敏度、高选择性、高重复性、非破坏性等优点,在过去的几十年中,被广泛应用在成分检测、环境科学、生物医药及传感器等领域。其中以金、银等贵金属纳米颗粒薄膜在表面增强拉曼(SERS)活性基底方面得到了更为广泛的应用。SERS技术一个关键的因素是如何制设计并备具有大面积、高增强能力及高重复性、可循环使用的SERS基底。通常,贵金属纳米颗粒规则阵列结构的单元颗粒电磁增强特性及其颗粒间的电磁耦合增强特性的综合作用可大力提升SERS基底的探测性能。然而,利用传统微纳米加工方法如光刻、电子束光刻等方法制备得到的贵金属纳米阵列结构的表面粗糙度不够理想。结合光刻与化学置换方法制备金纳米颗粒四方点阵列孔洞结构,并研究其作为SERS基底的电磁增强特性。具体研究利用光刻法在硅衬底上制备了规则排列的四方点阵列孔洞结构,用磁控溅射在其表面镀上金属铁膜;接着在衬底上旋涂浓度为1.893 8mol·L~(-1)的氯金酸液膜,在孔洞内铁和氯金酸发生置换反应,进而孔洞生成金纳米颗粒,最终得到金纳米颗粒四方点阵SERS活性基底。采用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子测试不同金纳米颗粒阵列结构基底的SERS谱。实验结果表明,随着化学置换反应时间的延长,金纳米颗粒排列更加紧凑有序,SERS谱增强性能更好。
[Abstract]:Surface enhanced Raman (SERS), as an analytical method, has the advantages of high sensitivity, high selectivity, high reproducibility, nondestructive and so on. In the past few decades, SERS has been widely used in component detection, environmental science, and so on. Biomedical and sensor fields. Among them, gold, silver and other noble metal nanocrystalline films have been widely used in surface-enhanced Raman (SERS) active substrates. One of the key factors of SERS technology is how to design and prepare the films with large area, high enhancement ability and high repeatability. Reusable SERS substrate. In general, the electromagnetic enhancement characteristics of element particles with regular array structure of noble metal nanoparticles and the electromagnetic coupling enhancement between particles can greatly improve the detection performance of SERS substrates. However, the surface roughness of noble metal nanoarrays fabricated by traditional methods such as photolithography and electron beam lithography is not ideal. The pore structure of gold nanoparticles tetragonal dot array was prepared by photolithography and chemical replacement, and its electromagnetic enhancement characteristics as SERS substrate were studied. A regular array of square dot array holes was prepared on silicon substrate by photolithography, and metal iron film was deposited on the surface by magnetron sputtering, and then the chloro gold acid film with 1.893 8mol L ~ (-1) concentration was spin-coated on the substrate. The substitution reaction of iron and chloruronic acid takes place in the pores, and then the gold nanoparticles are formed in the pores, and finally the tetragonal SERS active substrates of gold nanoparticles are obtained. Rhodamine 6G (R6G) molecules were used as probe molecules to measure SERS spectra of different gold nanoparticles array substrates. The experimental results show that with the prolongation of chemical substitution reaction time, the enhancement of SERS spectra of au nanoparticles is more compact and ordered.
【作者单位】: 电子科技大学物理电子学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(11274058)资助
【分类号】:O657.37;TB383.1
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