一种集成凸透镜的阵列式SERS基底及其制备方法与流程

本发明涉及表面增强拉曼光谱技术领域，具体涉及一种集成凸透镜的阵列式sers基底及其制备方法。

背景技术：

表面增强拉曼光谱（surfaceenhancedramanspectroscopy，sers）技术具有灵敏度高、水基干扰小、无损检测等诸多优点，目前已被广泛应用于生物医学、环境污染、食品安全等检测领域。

sers基底在sers检测应用中起着关键作用，因此，大量的研究都致力于开发出灵敏度高、重复性和均匀性好的sers基底。通过化学方法、物理方法、电化学方法、自组装方法等各种方法，制备出了各种优质的sers基底。但目前大多数的研究都是通过调控金属纳米结构，来构建更多更均匀分布的“热点”，以改善sers基底的性能，很少从提高拉曼散射光收集效率的角度来设计sers基底。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种集成凸透镜的阵列式sers基底及其制备方法，其能够提高拉曼散射的收集效率和拉曼散射强度，实现高通量多参数检测，成本低廉，制备工艺简单可行。

本发明所述的集成凸透镜的阵列式sers基底，包括衬底，所述衬底上设有多个呈阵列式分布的通孔，该通孔中设有双面凸透镜，在凸透镜的一侧附着有金属纳米颗粒。

进一步，所述衬底为不锈钢板、铜板或铝板。

进一步，所述凸透镜由透明介质在通孔中干燥固化后形成，所述透明介质为pmma、pdms和透明树脂中的一种。

进一步，所述通孔为圆形通孔，其直径为0.15~2mm。

进一步，所述金属纳米颗粒的材质为金、银、银核金壳或金核银壳。

一种集成凸透镜的阵列式sers基底的制备方法，其包括如下步骤：

s1，在衬底上机加制得阵列式分布的通孔，采用表面活性剂对衬底进行疏水处理；

s2，配制透明介质溶液；

s3，将透明介质溶液滴加在衬底上，在转速为2000~3000r/min的条件下旋涂40~60min，然后在温度为60~100℃的条件下干燥2~3h，在衬底的通孔中得到凸透镜；

s4，制备金属纳米溶胶，将金属纳米溶胶滴加在凸透镜的一侧，避光干燥，得到集成凸透镜的阵列式sers基底。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明通过在衬底的通孔中设置凸透镜，利用凸透镜汇聚光的原理，将拉曼散射光汇聚，从而提高了拉曼散射的收集效率和拉曼散射强度。通孔呈阵列式分布，保证了sers基底的一致性和稳定性。

2、本发明的sers基底集成度高，制备工艺流程简单，便于批量化制造。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明衬底的结构示意图；

图中，1—衬底，2—通孔，3—凸透镜，4—金属纳米颗粒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

实施例一，参见图1和图2，所示的集成凸透镜的阵列式sers基底，包括衬底1，所述衬底1的材质为0.5~2mm厚的304不锈钢板，其上冲压形成有多个呈阵列式分布的圆形通孔2，所述圆形通孔的直径为1mm，该通孔2中设有双面凸透镜3，所述凸透镜3由pdms在通孔中干燥固化后形成，在凸透镜3的一侧附着有金属纳米颗粒4，所述金属纳米颗粒的材质为银。

上述的集成凸透镜的阵列式sers基底的制备方法包括如下步骤：

s1，选用厚度为0.5mm厚的304不锈钢板作为衬底，在衬底上冲压加工多个呈阵列式分布的通孔，该通孔的直径为1mm，再依次用乙醇、去离子水各超声清洗30min，然后采用表面活性剂对衬底进行疏水处理，干燥，使得衬底呈疏水性。

s2，将pdms主剂与硬化剂以质量比10:1混合均匀，得到混合溶液a，采用抽真空的方式去除混合溶液a中的气泡，得到混合溶液b。

s3，取500μl的混合溶液b滴加在衬底上，在转速为2500r/min的条件下旋涂40min，然后在温度为80℃的条件下干燥2.5h，在通孔的毛细力、透明介质自身重力和表面张力作用下在衬底的通孔中形成凸透镜，通过改变通孔尺寸、透明介质表面张力来调整凸透镜的焦距。

s4，采用柠檬酸钠还原硝酸银制备纳米银溶胶，将纳米银溶胶滴加在凸透镜的一侧，避光干燥，得到集成凸透镜的阵列式sers基底，利用凸透镜汇聚光的原理，，将拉曼散射光汇聚，从而提高了拉曼散射的收集效率和拉曼散射强度。

实施例二，集成凸透镜的阵列式sers基底，包括衬底，所述衬底的材质为2mm厚的铜板，其上冲压形成有多个呈阵列式分布的圆形通孔，所述圆形通孔的直径为0.15mm，该通孔中设有凸透镜，所述凸透镜由透明树脂在通孔中干燥固化后形成，在凸透镜的一侧附着有金纳米颗粒。

该集成凸透镜的阵列式sers基底的制备方法与实施例一相近。

实施例三，集成凸透镜的阵列式sers基底，包括衬底，所述衬底的材质为1.5mm厚的铝板，其上冲压形成有多个呈阵列式分布的圆形通孔，所述圆形通孔的直径为2mm，该通孔中设有凸透镜，所述凸透镜由pmma在通孔中干燥固化后形成，在凸透镜的一侧附着有银纳米颗粒。

该集成凸透镜的阵列式sers基底的制备方法与实施例一相近。

实施例四，集成凸透镜的阵列式sers基底，包括衬底，所述衬底的材质为1mm厚的铝板，其上冲压形成有多个呈阵列式分布的圆形通孔，所述圆形通孔的直径为0.5mm，该通孔中设有凸透镜，所述凸透镜由pdms在通孔中干燥固化后形成，在凸透镜的一侧附着有银纳米颗粒。

该集成凸透镜的阵列式sers基底的制备方法与实施例一相近。

实施例五，集成凸透镜的阵列式sers基底，包括衬底，所述衬底的材质为0.75mm厚的304不锈钢板，其上冲压形成有多个呈阵列式分布的圆形通孔，所述圆形通孔的直径为1.5mm，该通孔中设有凸透镜，所述凸透镜由pdms在通孔中干燥固化后形成，在凸透镜的一侧附着有银核金壳纳米颗粒。

该集成凸透镜的阵列式sers基底的制备方法与实施例一相近。

实施例六，集成凸透镜的阵列式sers基底，包括衬底，所述衬底的材质为1.5mm厚的铝板，其上冲压形成有多个呈阵列式分布的圆形通孔，所述圆形通孔的直径为1mm，该通孔中设有凸透镜，所述凸透镜由pdms在通孔中干燥固化后形成，在凸透镜的一侧附着有金核银壳纳米颗粒。

该集成凸透镜的阵列式sers基底的制备方法与实施例一相近。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用与其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种集成凸透镜的阵列式SERS基底，包括衬底，所述衬底上设有多个呈阵列式分布的通孔，该通孔中设有双面凸透镜，在凸透镜的一侧附着有金属纳米颗粒。其能够提高拉曼散射的收集效率和拉曼散射强度，实现高通量多参数检测，成本低廉。本发明还公开了一种集成凸透镜的阵列式SERS基底的制备方法，其制备工艺流程简单，便于批量化制造。

技术研发人员：陈李;杨峰;李丹阳;徐溢;李顺波
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2019.07.05
技术公布日：2019.10.11