CN102530828A - 基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底 - Google Patents

基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底 Download PDF

Info

Publication number
CN102530828A
CN102530828A CN2012100042768A CN201210004276A CN102530828A CN 102530828 A CN102530828 A CN 102530828A CN 2012100042768 A CN2012100042768 A CN 2012100042768A CN 201210004276 A CN201210004276 A CN 201210004276A CN 102530828 A CN102530828 A CN 102530828A
Authority
CN
China
Prior art keywords
raman scattering
carbon nano
pipe array
metal
enhanced raman
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012100042768A
Other languages
English (en)
Inventor
张洁
王宁
陈俞霖
韦玮
朱永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN2012100042768A priority Critical patent/CN102530828A/zh
Publication of CN102530828A publication Critical patent/CN102530828A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明涉及一种实现基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底方法，该方法是采用垂直排列的碳纳米管阵列作为纳米金属结构载体，表面积大；并在此碳纳米管载体上沉积贵金属纳米颗粒，形成表面增强拉曼散射活性基底；将待测分子吸附在粗糙金属表面；外加激励光照射待测分子表面，分子的拉曼散射信号得到显著增强。本发明活性基底制作工艺简单，成本低，无污染；碳纳米管阵列表面积大，有效增加了金属纳米粒子的填充效果，从而增加了拉曼散射截面积，拉曼散射信号增强强度增大。

Description

基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底
技术领域
本发明属于纳米光子学领域，具体涉及表面增强拉曼散射光谱技术。
背景技术
拉曼散射是光子发生的一种非弹性散射现象。一束光照射在物质上，光子会被构成该物质的原子或分子散射，其中绝大部分的散射光子会以原有的频率能量散射出去，这部分散射属于弹性散射，即散射光是与激发光波长相同的成分，称为瑞利散射。但是会有小部分散射光子的能量或变大或变小，即散射光有比激发光波长长的和短的成分（大约有占总散射光的10-10-10-6的散射），这种散射属于非弹性散射，称为拉曼散射。拉曼散射反映的是分子的振动、转动或电子态能量的变化。因此，根据光子频率变化就可以判断出分子中所含有的化学键或基团，从而鉴别物质，分析物质的性质。
但是，拉曼散射的散射面积小，信号微弱，难用于单分子检测。
表面增强拉曼散射光谱（SERS）是指粗糙的贵金属表面在外界电磁场激发下会放大增强吸附在其表面的分子拉曼散射光谱信号的一种现象。与普通拉曼散射信号相比，表面增强拉曼散射信号的强度最高可以到放大1014-1015，灵敏度高，足以满足单分子拉曼散射信号的探测。
为了获得对单分子拉曼散射信号的高灵敏度探测，表面增强拉曼散射活性基底应具备：（1）足够大的表面积，以吸收更多的分子，增强拉曼信号；（2）足够多的金属纳米结构，以增强局部电场，从而增强拉曼散射信号。传统的SERS基底是利用纯金属纳米结构，特别是Ag，Au的各种形貌如纳米颗粒，纳米管线，纳米棒，纳米薄膜，纳米管，纳米球等。最近，纳米材料的混合结构——绝缘材料为核，金属纳米颗粒为壳的结构，引起越来越多的关注。例如：利用ZnO的纳米阵列和纳米棒，SiO2纳米光纤和纳米棒，Si纳米线，Ga2O3纳米线，TiO2纳米阵列以及聚合体等作为模板来制作混合纳米结构。传统上通常采用电化学粗糙金属薄膜，沉积粗糙金属薄膜在冷/热基底上，喷金属胶体在基底上，平版印刷技术制备纳米结构，多孔阳极氧化铝（AAO）模板法。但是，制备的活性基底差不多是平面的，表面积有限。
为了吸附更多的物质分子，碳纳米管被提出来。碳纳米管具有表面积大，更稳定，易于大面积合成，且制备成本低廉的优点。2010年，清华大学姜开利教授研究组报道了利用排列规则的碳纳米管薄膜一维纳米结构作为SERS基底。
发明内容
本发明的目的正是为了解决表面增强拉曼散射活性基底表面积小的问题，提出的一种基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底的新方法，由于碳纳米管阵列垂直生长，可吸附更多的纳米颗粒，表面积更大。
本发明采用以下技术方案来实现：
本发明提出的基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底，其包括硅基底、催化层、碳纳米管阵列和金属纳米颗粒，所述催化层通过溅射沉积在硅基底上，所述碳纳米管阵列沉积在催化层上，所述金属纳米颗粒沉积在碳纳米管阵列上。金属一般是金银铜等贵金属。
制备以上基底的方法是首先在硅片上沉积一层金属作为催化剂；采用化学气相沉积方法，通入碳源气反应，长出碳纳米管阵列。然后通过电镀/化学沉积等方法将金属纳米颗粒沉积在碳纳米管阵列表面，从而实现表面增强拉曼散射活性基底制作。
待测分子吸附在所述活性基底上，在激励光源的照射下，在所述活性基底表面产生的局域电磁场将被增强，由于拉曼散射强度与分子所处光电场强度的平方成正比，因此极大地增加了吸附在表面的分子产生拉曼散射的几率，使表面吸附分子的拉曼散射信号显著增强。
本发明得到的表面增强拉曼散射活性基底具有吸附物质分子表面积大，制作简单，成本低，无污染等优点。首先，碳纳米管阵列作为金属纳米颗粒附着的媒质，具有新颖性，表面积大；再者，碳纳米管阵列直径、长度利用现有的方法可控；第三，碳纳米管阵列制备成本低廉，无污染。这样本发明从理论上、实现可行性上都将对表面拉曼散射光谱的应用提供一种新的活性基底方法。
附图说明
图1是基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底；
图2是本发明的活性基底中碳纳米管阵列和金属纳米颗粒平面位置示意图；
图3是本发明在表面增强拉曼散射光谱应用中的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述：
参见图1，本发明设计的基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底包括硅基底1-1，生长碳纳米管阵列的催化层1-2，碳纳米管阵列1-3，附着在碳纳米管阵列表面的金属纳米颗粒1-4。形成的活性基底表面结构示意图如图2所示，碳纳米管阵列1-3的等效直径dc，金属纳米粒子1-4的直径dm，碳纳米管阵列1-3的周期为dcc。
参见图3，由图1的基底1-1，生长碳纳米管阵列的催化层1-2，碳纳米管阵列1-3，附着在碳纳米管阵列表面的金属纳米颗粒1-4，形成表面增强拉曼散射活性基底3-1。应用于表面增强拉曼散射光谱检测时，待测分子3-2吸附在活性基底3-1上，激励光源3-3照射被测分子3-2，由于金属纳米颗粒1-4的表面等离子共振特性和待测分子3-2的拉曼散射共同作用引起增强的拉曼散射信号3-4，增强拉曼散射信号3-4被后续光谱测试系统收集，从而达到对待测分子3-3表面增强拉曼散射光谱测试的目的。

Claims (2)

1.基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底，其特征在于：其包括硅基底、催化层、碳纳米管阵列和金属纳米颗粒，所述催化层通过溅射沉积在硅基底上，所述碳纳米管阵列沉积在催化层上，所述金属纳米颗粒沉积在碳纳米管阵列上。
2.一种权利要求1所述的基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底的制备方法，其特征在于：
首先在硅基底上沉积一层金属作为催化剂；然后采用化学气相沉积方法，通入碳源气反应，在催化层上长出碳纳米管阵列；再通过电镀/化学沉积方法将金属纳米颗粒沉积在碳纳米管阵列表面，形成表面增强拉曼散射活性基底。
CN2012100042768A 2012-01-09 2012-01-09 基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底 Pending CN102530828A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100042768A CN102530828A (zh) 2012-01-09 2012-01-09 基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100042768A CN102530828A (zh) 2012-01-09 2012-01-09 基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102530828A true CN102530828A (zh) 2012-07-04

Family

ID=46339063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100042768A Pending CN102530828A (zh) 2012-01-09 2012-01-09 基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102530828A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103149193A (zh) * 2013-02-25 2013-06-12 重庆大学 基于金纳米粒子修饰碳纳米管阵列表面增强拉曼散射的光流控系统
CZ304500B6 (cs) * 2013-06-05 2014-05-28 Masarykova Univerzita Substrát pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii a způsob jeho přípravy
CN104132921A (zh) * 2014-07-07 2014-11-05 华南师范大学 一种基于化学气相沉积制备表面拉曼增强活性基底的方法
CN104777152A (zh) * 2015-04-24 2015-07-15 天津理工大学 基于表面增强拉曼散射效应的碳纳米管太赫兹传感模型
CN104792764A (zh) * 2015-03-19 2015-07-22 中国科学院合肥物质科学研究院 表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列及其制备方法和用途
CN105445250A (zh) * 2014-07-22 2016-03-30 中国科学院微电子研究所 三维微纳结构、检测装置和检测方法
US9482477B2 (en) 2014-07-28 2016-11-01 Northrop Grumman Systems Corporation Nano-thermal agents for enhanced interfacial thermal conductance
CN106556589A (zh) * 2017-01-12 2017-04-05 重庆大学 高重复性表面增强拉曼散射基底的制备方法及其基底
CN108827938A (zh) * 2018-08-09 2018-11-16 兰州理工大学 基于介质光栅-金属薄膜与金属纳米颗粒复合结构的表面增强拉曼散射基底
CN113195588A (zh) * 2018-12-12 2021-07-30 国立大学法人东京大学 拉曼散射增强基板及其制造方法
CN114113034A (zh) * 2021-11-17 2022-03-01 肇庆市华师大光电产业研究院 一种多壁碳纳米管“手指”的制备方法及其在表面增强拉曼散射检测中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1504407A (zh) * 2002-11-29 2004-06-16 �廪��ѧ 一种生产碳纳米管的方法
CN1978315A (zh) * 2005-12-09 2007-06-13 清华大学 一种碳纳米管阵列的制备方法
US20080159946A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Tsinghua University Laser-based method for growing array of carbon nanotubes
CN101865847A (zh) * 2010-06-18 2010-10-20 清华大学 拉曼散射基底的制备方法
CN102023150A (zh) * 2009-09-15 2011-04-20 清华大学 拉曼散射基底及具该拉曼散射基底的检测系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1504407A (zh) * 2002-11-29 2004-06-16 �廪��ѧ 一种生产碳纳米管的方法
CN1978315A (zh) * 2005-12-09 2007-06-13 清华大学 一种碳纳米管阵列的制备方法
US20080159946A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Tsinghua University Laser-based method for growing array of carbon nanotubes
CN102023150A (zh) * 2009-09-15 2011-04-20 清华大学 拉曼散射基底及具该拉曼散射基底的检测系统
CN101865847A (zh) * 2010-06-18 2010-10-20 清华大学 拉曼散射基底的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姜开利: "《超顺排碳纳米管阵列、薄膜、长线——通向应用之路》", 《中国科技：物理学 力学 天文学》, vol. 41, no. 4, 30 April 2011 (2011-04-30), pages 390 - 403 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103149193A (zh) * 2013-02-25 2013-06-12 重庆大学 基于金纳米粒子修饰碳纳米管阵列表面增强拉曼散射的光流控系统
CN103149193B (zh) * 2013-02-25 2015-05-20 重庆大学 基于金纳米粒子修饰碳纳米管阵列表面增强拉曼散射的光流控系统
CZ304500B6 (cs) * 2013-06-05 2014-05-28 Masarykova Univerzita Substrát pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii a způsob jeho přípravy
CN104132921A (zh) * 2014-07-07 2014-11-05 华南师范大学 一种基于化学气相沉积制备表面拉曼增强活性基底的方法
CN104132921B (zh) * 2014-07-07 2016-06-22 华南师范大学 一种基于化学气相沉积制备表面拉曼增强活性基底的方法
CN105445250A (zh) * 2014-07-22 2016-03-30 中国科学院微电子研究所 三维微纳结构、检测装置和检测方法
US9482477B2 (en) 2014-07-28 2016-11-01 Northrop Grumman Systems Corporation Nano-thermal agents for enhanced interfacial thermal conductance
CN104792764A (zh) * 2015-03-19 2015-07-22 中国科学院合肥物质科学研究院 表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列及其制备方法和用途
CN104792764B (zh) * 2015-03-19 2017-07-11 中国科学院合肥物质科学研究院 表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列及其制备方法和用途
CN104777152A (zh) * 2015-04-24 2015-07-15 天津理工大学 基于表面增强拉曼散射效应的碳纳米管太赫兹传感模型
CN104777152B (zh) * 2015-04-24 2017-11-03 天津理工大学 基于表面增强拉曼散射效应的碳纳米管太赫兹传感模型
CN106556589A (zh) * 2017-01-12 2017-04-05 重庆大学 高重复性表面增强拉曼散射基底的制备方法及其基底
CN108827938A (zh) * 2018-08-09 2018-11-16 兰州理工大学 基于介质光栅-金属薄膜与金属纳米颗粒复合结构的表面增强拉曼散射基底
CN113195588A (zh) * 2018-12-12 2021-07-30 国立大学法人东京大学 拉曼散射增强基板及其制造方法
CN114113034A (zh) * 2021-11-17 2022-03-01 肇庆市华师大光电产业研究院 一种多壁碳纳米管“手指”的制备方法及其在表面增强拉曼散射检测中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102530828A (zh) 基于碳纳米管阵列和金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性基底
Yu et al. Hierarchical particle-in-quasicavity architecture for ultratrace in situ Raman sensing and its application in real-time monitoring of toxic pollutants
Jin et al. Light-trapping SERS substrate with regular bioinspired arrays for detecting trace dyes
Yang et al. Hydrogen-bond-mediated in situ fabrication of AgNPs/Agar/PAN electrospun nanofibers as reproducible SERS substrates
Chang et al. In situ growth of silver nanoparticles in porous membranes for surface-enhanced Raman scattering
CN101776604B (zh) 一种增强分子拉曼散射的基底制作方法
Huo et al. Ag-nanoparticles@ bacterial nanocellulose as a 3D flexible and robust surface-enhanced Raman scattering substrate
Kim et al. Surface-enhanced Raman scattering: a powerful tool for chemical identification
CN103149193B (zh) 基于金纳米粒子修饰碳纳米管阵列表面增强拉曼散射的光流控系统
Tian et al. SERS-based immunoassay and degradation of CA19-9 mediated by gold nanowires anchored magnetic–semiconductor nanocomposites
Lee et al. Particle-on-film gap plasmons on antireflective ZnO nanocone arrays for molecular-level surface-enhanced Raman scattering sensors
CN109592635A (zh) 一种可控制备复合型纳米图纹阵列的方法
Cheng et al. Polydopamine-assisted immobilization of Ag@ AuNPs on cotton fabrics for sensitive and responsive SERS detection
Liu et al. SERS paper slip based on 3D dendritic gold nanomaterials coupling with urchin-like nanoparticles for rapid detection of thiram
Lai et al. High performance and reusable SERS substrates using Ag/ZnO heterostructure on periodic silicon nanotube substrate
Li et al. Particle-in-molybdenum disulfide-coated cavity structure with a Raman internal standard for sensitive Raman detection of water contaminants from ions to< 300 nm nanoplastics
CN108226137B (zh) 一种柔性、透明的二硫化钼@银颗粒/三维金字塔结构pmma sers基底的制备方法及应用
CN103286312A (zh) 一种表面共增强荧光及表面增强拉曼的多层核壳结构的复合微粒及其制备方法
Chan et al. ZnO/Si arrays decorated by Au nanoparticles for surface-enhanced Raman scattering study
CN109856116B (zh) 一种利用表面增强拉曼散射原位监测化学反应的分级纳米锥阵列及其制备方法
CN103604795B (zh) 一种跨尺度双金属协同增强拉曼散射芯片及其制备方法
Zheng et al. Unidirectional/bidirectional electron transfer at the Au/TiO2 interface operando tracked by SERS spectra from Au and TiO2
Liu et al. Suspended 3D AgNPs/CNT nanohybrids for the SERS application
Li et al. Reusable dual-functional SERS sensor based on gold nanoflowers-modified red phosphorus nanoplates for ultrasensitive immunoassay and degradation of CA19-9
Juntaracena et al. Surface-enhanced Raman scattering activities and recyclability of Ag-incorporated WO3 nanofiber-based substrates

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120704