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原文传递一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法

专利名称：	一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法
摘要：	本发明涉及一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，属于拉曼分子检测基底制备技术领域。包括以下几个步骤：(1)在空气中利用飞秒激光在平面硅基底上加工出大面积的表面周期型结构；(2)在HAuCl4和KNaC4H4O6的混合溶液的环境中，对上一步加工的表面周期性结构进行二次扫描。经过这两个步骤，第二步进行激光扫描时会在表面周期性结构光场增强区域产生光还原，通过控制激光参数，可以制备出形貌可控，空间分布均匀，化学稳定强的金纳米‑微米颗粒。这种方法制备的金纳米颗粒拉曼增强基底具有较高的灵敏性，且可以通过控制激光扫描路径实现拉曼增强区域的图案化。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	姜澜;李晨;胡洁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910173804.4
公开号：	CN109827947A
代理机构：	北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	唐华
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：搭建飞秒激光加工系统；步骤二：将待加工硅基底放置于比色皿中，利用步骤一搭建的飞秒激光加工系统产生的飞秒激光在平面硅基底上加工出大面积的表面周期性结构；步骤三：配置HAuCl4和KNaC4H4O6的混合溶液作为前体溶液，并在比色皿中加入前体溶液直到没过基片；利用步骤一搭建的飞秒激光加工系统产生的飞秒激光在步骤二加工出的表面周期性结构的区域内，在固液交界面处聚焦进行二次扫描，从而诱导局部光场增强，发生飞秒激光光还原，产生金纳米-微米颗粒。 2.根据权利要求1所述的一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：步骤二制备出大面积一致性的表面周期性结构，以实现双脉冲飞秒激光二次照射光还原的过程中的局部光场增强效应，其制造过程包括以下步骤： (1)将硅基底样品放入超声震荡清洗机中，依次用乙醇和去离子水超声洗涤5分钟，去除表面杂质；将硅片放置在比色皿中，将比色皿固定在六维平移台上； (2)通过焦点的调节，使物镜聚焦光斑在硅基底的表面上；通过控制激光通量、扫描速度和加工间距等参数，进行大面积的“己”字型行扫，从而制备出大面积一致性的表面周期性波纹结构。 3.根据权利要求2所述的一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：步骤(2)所述激光通量为0.5J/cm2，加工速度为160μm/s，扫描间距为2μm。 4.根据权利要求1所述的一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：步骤三在步骤二加工出的大面积一致性的表面周期性结构的区域中实现前体溶液中的双脉冲飞秒激光二次扫描，以实现局部光场增强诱导的飞秒激光光还原，用于金颗粒的还原与特定位置的沉积，其制造过程包括以下步骤： (1)在室温下，通过混合HAuCl4和KNaC4H4O6的储备溶液来制备用于Au纳米颗粒制造的前体溶液； (2)将配比好的前体溶液用滴管逐滴加入比色皿中，直到液面没过硅基底； (3)在双脉冲光路中，在硅基底与溶液的固液交界面处找到焦点，在步骤二扫描出的大面积周期性结构区域内进行二次扫描；在溶液中通过飞秒激光和辅助还原剂的协同作用下发生光还原；通过将扫描速度和脉冲延时作为光还原过程中的变量，从而诱导还原与晶粒生长过程以产生不同形貌的金颗粒，以得到不同的SERS基底。 5.根据权利要求4所述的一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：步骤(3)所述前体溶液由0.05M HAuCl4水溶液和0.05M KNaC4H4O6水溶液以1:1的比例在室温下混合制备而成。 6.根据权利要求4所述的一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：步骤(3)所述双脉冲飞秒激光光还原过程中激光通量为0.5J/cm2，扫描间距为2μm。 7.根据权利要求4所述的一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：步骤(3)所述双脉冲飞秒激光光还原过程中控制脉冲延时范围为0fs-5000fs，扫描速度范围为20μm/s-160μm/s。 8.根据权利要求4所述的一种基于局域光场增强的飞秒激光光还原制造表面增强拉曼基底的方法，其特征在于：步骤(3)所述双脉冲飞秒激光光还原后在特定区域沉积金颗粒，随后将基片放置于蒸馏水中进行浸泡，浸泡时间为5min，以去除残留溶液。
所属类别：	发明专利