文献综述
表面增强拉曼散射(SERS)光谱是一项及其重要的现代分子光谱技术,对其SERS增强机理的探究自上个世纪70年代被英国南安普顿大学的Martin Fleischmann发现以来一直都是表面科学领域的热点。它的灵敏度极高,在分子水平上就能给出关于物质的结构以及吸附状态等多方面的信息;在分析化学、生物医学以及食品安全监测等领域备受瞩目。而SERS活性基底的制备[1-10]是SERS相关研究的基础,制备不同材料及结构的活性基底对SERS的发展具有重大的意义。而活性基底的表面形貌和材质等因素能够影响光谱的信号强度和重现性,从而使SERS这种检测方法在实际生活中的应用会受到一定的限制。因此,制备高活性、稳定性和良好重现性,并且具有较低成本的SERS活性基底成为了研究的中心。
依据制备方法可以将近几年国内外报道的SERS活性基底进行以下总结与归类,其主要分为化学制备法和物理制备法。电化学法和化学还原法均属化学制备法。电化学法主要通过粗糙化金属电极表面得到有效的SERS活性基底,Xu等人在化学刻烛得到的Ti@TiO2模板上电化学沉积金纳米颗粒,得到一种有效的SERS活性基底[11];Wang等人在多孔氧化锅模板内电化学沉积金属银,获得了间距小于10 nm的银纳米柱阵列,为很好的SERS活性基底[12]。化学还原法在制备金属溶胶方面常用,通过改变反应条件可以制备多种形貌及尺寸不同的贵重金属纳米颗粒、纳米线、纳米柱、纳米片等。Zhang 等人通过化学方法将金纳米颗粒与银纳米颗粒在介孔结构的二氧化硅纳米线上生长,并研究了其SERS性能[13];Ko等人将化学方法合成的金纳米颗粒组装在化学修饰过的通孔氧化绍内形成纳米簇,得到一种高效的三维SERS基底,其对DNT(二炔基甲苯)、TNT(三5硝基甲苯)、HMTD(六亚甲基三过氧化二胺,一种液体炸药)的检测下限均达到分子级,其中对塑性炸药DNT的增强因子达到1012-1013[14]。物理方法中各种光刻技术能够较好地控制纳米颗粒的尺寸、形状及分布。Ahn等人利用两次曝光的干涉光刻技术(Interference Lithography,简称IL),最终制备得到了菱形金纳米柱(高300 nn,对角线350 nm)阵列,并在其上用化学方法生长了金纳米颗粒(30 nm), 这种双尺度SERS活性基底对结晶紫的拉曼增强因子可以达到2times;109[15]。Theiss等人利用电子束光刻技术(Electron Beam Lithography,简称EBL)及倾角沉积技术获得了间距低至1nm的银纳米颗粒阵列, 作为SERS活性基底其对对疏基苯胺分子的增强因子为106[16],等等。
作为SERS活性基底的贵金属纳米粒子材料有一维、二维、三维三种,本课题利用新型气液两相成膜法制备比较均匀的二维Au纳米粒子(直径30nm-50nm)单层薄膜,然后采用提拉法将该纳米粒子单层薄膜转移到固相基底上,并研究其作为SERS活性基底的均匀性和稳定性。此方法制备Au纳米粒子单层薄膜操作简单、成本低廉,其SERS活性也高,稳定性和均匀性良好。另外,由于其自组装过程发生在气液界面,相比液液界面组装,基底的清洁程度要高出很多,并且不会如液液组装在溶剂挥发过程中产生空隙,从而影响单层膜的质量。因此,此种单层膜有望成为一种高效的SERS检测基底,为SERS技术的发展及应用作出必要的贡献。
参考文献:
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