研究目的
开发一种基于激光干涉光刻和金纳米颗粒电泳沉积的简单、低成本工艺,制备灵敏且可重复的表面增强拉曼散射(SERS)传感器。
研究成果
该研究利用激光诱导光解(PLAL)产生的金纳米颗粒(Au NPs),通过激光干涉光刻(LIL)和电泳沉积(EPD)技术成功制备出灵敏且可重复的表面增强拉曼散射(SERS)基底。该金纳米颗粒阵列对罗丹明6G(R6G)的检测限达10 nM,增强因子为1.25×10?。该方法为SERS应用提供了一种简单、低成本且可扩展的方案。
研究不足
该研究在实现直径小于566纳米的金纳米颗粒均匀沉积方面存在局限,这是由于电泳沉积过程中颗粒发生团聚所致。该工艺还需优化激光能量密度和浓度参数以防止纳米颗粒聚集。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用激光干涉光刻(LIL)制备光刻胶模板,并通过电泳沉积(EPD)沉积由脉冲激光液相烧蚀(PLAL)产生的金纳米颗粒(Au NPs)。
2:样品选择与数据来源:
使用氧化铟锡(ITO)衬底进行光刻胶模板制备。金纳米颗粒通过在去离子水中对金板进行PLAL合成。
3:实验设备与材料清单:
设备包括劳埃德镜干涉系统、紫外激光器、用于EPD的恒电位仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计和拉曼光谱仪。材料包括ITO衬底、光刻胶、金板和罗丹明6G(R6G)。
4:实验步骤与操作流程:
过程包括通过LIL制备光刻胶模板、通过PLAL合成金纳米颗粒、将金纳米颗粒电泳沉积到光刻胶模板上,以及蚀刻光刻胶以形成金纳米颗粒阵列。使用R6G评估表面增强拉曼散射(SERS)性能。
5:数据分析方法:
使用SEM和TEM分析形貌,UV-Vis测量吸光度,拉曼光谱评估SERS性能。
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UV laser
355 nm
Spectra Physic
Used for PR nanohole patterning in the LIL process.
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Plano-convex lens
LA4725-UV-ML
Thorlabs
Part of the spatial filter in the LIL setup.
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Pinhole
P10D
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Automatic shutter
SH05
Thorlabs
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Ytterbium fiber laser
YLM-10W
IPG Photonics
Used for the PLAL process to generate Au NPs.
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Scanning electron microscope
NOVA 230
FEI
Used to examine the surface morphologies of the samples.
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Transmission electronic microscope
Tecnai F20
FEI
Used to examine the shape and size distribution of the generated nanoparticles.
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Ultraviolet-visible spectrometer
Evolution 220
Thermo Fisher Scientific
Used to measure the absorbance of the Au NP solution.
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Polarized beam splitter
10 APF
Altechna
Used to adjust the beam for s-polarization in the LIL setup.
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Beam expander
6-BE-5X-355-S
Altechna
Used to obtain a collimated beam in the LIL setup.
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Potentiostat
Vertex
IVIUM
Used to apply a constant electric field in the EPD process.
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Malvern Panalytical
Used to measure the zeta potential of the Au NP solution.
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Horiba Jobin Yvon
Used to obtain the Raman spectra of samples.
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