一种Au‑Cu/Ag‑Al纳米多层膜表面增强荧光基底及其应用的制作方法

本发明属光谱学领域，尤其涉及一种au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底及其应用。

背景技术：

荧光技术作为一种重要的现代光谱技术，具有灵敏度高、操作简单、检测迅速、无需样品前处理等优点，满足实时在线监测的需要，因此被广泛应用于大气、水体等环境检测。多环芳烃是水环境中普遍存在的污染物，具有惰性较强、较稳定、难降解等特点，在实际使用中，即使水体中多环芳烃的含量少，但是长期使用时由于其累积效应仍会对人体产生致癌、致崎、致突变等危害。因此，对水环境中的多环芳烃污染物越早预测越能及时的避免其危害性，这对荧光技术的检测灵敏度提出了新的要求。

用于提高荧光检测灵敏度的方法有多种,例如:利用新技术、新器件提高仪器的检测灵敏度;选用长波长探针分子减少背景荧光的干扰;利用酶联免疫反应、聚合酶链反应、多荧光发色团探针等生物化学方法提高荧光信号的放大倍数，等。但是，这些方法提高荧光技术的检测灵敏度局限性很大,提高的程度受制于荧光物种自身的量子产率、光解性以及背景荧光的干扰等。从改进仪器方面考虑,虽然在严格控制实验条件，最大限度地降低背景荧光的情况下，可以实现对单分子的测定，但这种测定需要用到复杂的光学系统，对检测器的质量要求也特别高，因此仪器价格昂贵，实验过程要求严格，要将该方法推广应用存在现实困难。因此,有必要寻找新的提高荧光检测灵敏度的途径。

20世纪70年代，drexhage等发现贵金属表面对附近荧光团的荧光性能有重要影响，金属表面的等离子体振荡和电磁场裁剪效应，使分布在金属表面或溶胶颗粒附近的荧光物的荧光发射强度比自由态增强，即表面增强荧光效应。美国maryland大学的lakowiczpsj教授带领其研究团队在表面增强荧光效应的实验和理论研究上均取得了丰硕的成果，掀开了表面増强荧光效应研究的新篇章。现在用于荧光表面增强的基底一般都是利用化学还原法制备的单质金膜或银膜，只能对非常窄范围的荧光进行增强，而且存在存在沉积速率不能精确控制、薄膜制备过程对环境污染等问题。哈工大孙秀冬教授的理论上预测在多层膜结构中各层的表面等离子极化激元和局域表面等离激元相互耦合可以实现对荧光的进一步增强，而相关的实验研究还未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

1）将载玻片清洗、吹干后备用；

2）将au-cu和ag-al复合靶分别安装在直流阴极上，清洗后的载玻片装入样品台，调整靶材和基片的距离为48-52mm；

3）开机，抽真空至0.9-1.1x10^-3pa，然后通人氩气,调整ar流量为29-31sccm，调整工作气压至1.4-1.6pa；

4）打开溅射电源，交替溅射au-cu和ag-al，其中溅射功率分别为40w和60w，控制单次溅射时间为0.9-1.1min，总的溅射时间为5.9-6.1min；

5）溅射完成，关闭溅射电源，停止通气，关分子泵，关电源,自然真空下冷却到室温，然后取出样品。

所述的一种au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底，其特征在于：制备方法包括以下步骤：

1）将载玻片清洗、吹干后备用；

2）将au-cu和ag-al复合靶分别安装在直流阴极上，清洗后的载玻片装入样品台，调整靶材和基片的距离为50mm；

3）开机，抽真空至1x10^-3pa，然后通人氩气,调整ar流量为30sccm，调整工作气压至1.5pa；

4）打开溅射电源，交替溅射au-cu和ag-al，其中溅射功率分别为40w和60w，控制单次溅射时间为1min，总的溅射时间为6min；

5）溅射完成，关闭溅射电源，停止通气，关分子泵，关电源，自然真空下冷却到室温，然后取出样品。

所述的一种au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底，其特征在于：au-cu和ag-al复合靶中au/cu质量比=1/4，ag/al质量比=2/3。

所述的au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底的应用，其特征在于，其可以提高现代光谱技术中的荧光检测灵敏度。

本发明的有益效果：本发明操作简单、环境友好、沉积速度快、效率高、生产成本底、易于批量生产的薄膜表面增强荧光基底，该薄膜是多层结构，通过在玻璃上交替沉积au-cu和ag-al制备，采用的仪器是普通的磁控溅射仪。本发明可以充分利用复合膜中不同的金属及多层膜的多层效应即表面等离极化激元和局域表面等离激元相互耦合来实现宽谱范围荧光的表面增强。

附图说明

图1为实施例stem截面图表明所制备薄膜是多层结构，单层厚度在2-4nm可控；

图2为实施例利用普通载玻片、单层膜、多层膜分别对菲、芘、蒽荧光测试后的荧光强度变化。

具体实施方式

一种au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底，制备方法包括以下步骤：

1）将载玻片清洗、吹干后备用。

2）将au-cu和ag-al复合靶分别安装在直流阴极上，清洗后的载玻片装入样品台，调整靶材和基片的距离为50mm。au-cu和ag-al复合靶中au/cu质量比=1/4，ag/al质量比=2/3。

3）开机，抽真空至1x10^-3pa，然后通人氩气,调整ar流量为30sccm，调整工作气压至1.5pa。

4）打开溅射电源，交替溅射au-cu和ag-al，其中溅射功率分别为40w和60w，控制单次溅射时间为1min，总的溅射时间为6min。

5）溅射完成，关闭溅射电源，停止通气，关分子泵，关电源。自然真空下冷却到室温，然后取出样品。

一种au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底的应用，其可以提高现代光谱技术中的荧光检测灵敏度。

au-cu/ag-al纳米多层膜表面增强荧光基底的性能测试：如图1、图2所示；

stem截面形貌测试表明所制备薄膜基底为多层结构，每层的厚度约为2-4nm，总厚度约为25nm，荧光测试表明使用单层膜au-cu，ag-al做表面荧光增强基底时对三种不同多环芳烃菲、芘、蒽的荧光增强因子分别为4、1.5、3和2、5、2，而使用多层膜荧光增强基底时的荧光增强因子分别为9、7、8，即au-cu/ag-al纳米多层膜是一种非常有效的表面增强荧光基底。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种Au‑Cu/Ag‑Al纳米多层膜表面增强荧光基底及其应用，将载玻片清洗、吹干后备用；将Au‑Cu和Ag‑Al复合靶分别安装在直流阴极上，清洗后的载玻片装入样品台，开机，抽真空，然后通人氩气,打开溅射电源，交替溅射Au‑Cu和Ag‑Al，溅射完成，关闭溅射电源，停止通气，关分子泵，关电源,自然真空下冷却到室温，然后取出样品。本发明操作简单、环境友好、沉积速度快、效率高、生产成本低、易于批量生产的薄膜表面增强荧光基底，该薄膜是多层结构，通过在玻璃上交替沉积Au‑Cu和Ag‑Al制备，采用的仪器是普通的磁控溅射仪。

技术研发人员：杨瑞芳;赵南京;肖雪;殷高方;马明俊;孟德硕;方丽;甘婷婷
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2017.06.09
技术公布日：2017.10.20