新材料及其应用

本发明属于SERS基底制备技术领域，具体涉及一种具有纳米结构内壁的阵列微孔SERS基底制备方法，步骤包括分析光在具有纳米结构内壁的微孔中的传播方式以及微孔尺寸与光捕获能力之间的相关性；在SERS基底材料表面构建微孔单元，微孔的底部和侧壁形成凹坑堆叠的纳米级粗糙表面；通过高一致性精度控制，在SERS基底材料表面形成N×N的阵列微孔结构；在阵列微孔结构表面溅射一层金膜；进行吸光度测试；通过拉曼光谱评估SERS活性；得到该SERS基底的最小痕量检测极限，完成对SERS基底的制备。本发明应用阵列微孔与纳米结构的同步构筑，使SERS基底具有陷光作用，提高了基底表面对测试用激发激光束的利用率。

表面增强拉曼散射（SERS）技术是一种新兴的表面光谱分析技术。SERS技术可以显著放大微观视场中的弱拉曼信号，具有灵敏度高、目标分子指纹识别准确、实时现场快速无损检测等优点。因此，SERS技术已成为环境检测、食品安全、生物医学等痕量检测领域极具应用潜力和研究价值的方法之一。应用该技术时，实现高精度痕量检测，制备高性能SERS基底是关键。然而，SERS基底的制备仍然受到各方面的挑战，如基底性能的稳定性、结构均匀性和制备成本，以及制备效率的限制。此外，为了防止高强度激发激光对待测分子的灼伤和烧蚀，拉曼测试中使用的激发激光功率都在毫瓦级别，能量较小。因此，从几何光学理论角度出发，如果能通过构建一些陷光结构的SERS基底，减少基底表面的激光反射，会使得SERS基底获得更多能量，进而增加“热点”强度，提高SERS基底灵敏度。

为了实现痕量待测分子的准确检测，可以考虑应用金属微纳复合结构，该结构在微米和纳米尺度上表现出多维和多层次的形态分布特征，能够构建具有陷光结构的SERS基底，相比于目前常规以纳米颗粒附着结构的SERS基底具有更强稳定性和灵敏度。

本发明所具有的有益效果是：本发明充分考虑了微纳复合结构中微米和纳米尺度上表现出的多维和多层次形态分布特点，激发激光射入微米阵列孔结构后，阵列孔内部纳米凹凸结构会降低其逃出陷阱坑的概率，即增加了整体结构对激光利用率，同时阵列微孔和纳米粗糙表面、阵列微孔单元之间均具耦合效应。

本发明应用阵列微孔与纳米结构的同步构筑，使SERS基底具有陷光作用，提高了基底表面对测试用激发激光束的利用率。实验结果显示，本发明所设计的具有纳米结构内壁的阵列微孔陷光SERS基底具有极高的检测灵敏度。

本发明充分考虑了SERS基底检测痕量物质过程中对检测用激光束的利用率，并能够针对拉曼测试结果得到合理的SERS基底构成；可以为陷光结构SERS基底制备提供解决方案，为提高SERS检测精度、尤其是待测痕量物质浓度极低的情况。