亚-10nm间隙的加工方法及其超灵敏拉曼探测

21世纪以来，表面增强拉曼光谱(SERS)技术得到了飞速发展。基于纳米结构的SERS衬底，尤其是当两个结构之间具有纳米级的间隙时，能够激发产生等离子体模式从而产生强的局域电磁场。虽然科研中的SERS平台可以显著增强拉曼信号，甚至可以实现单分子识别，但受限于低成本、可靠的纳米间隙可控加工方法的缺失，使得能够大规模应用的SERS衬底尚未出现。基于此，来自土耳其伊兹密尔生物医学和基因研究中心的Arif E. Cetin介绍了一种新的制造工艺，能够快速和可扩展地制造高度均匀的亚10纳米间隙，从而产生大SERS信号。 该加工方法利用传统的电镀技术在具有纳米孔模板的导电基片上生长纳米结构，通过控制过生长过程，大面积加工了蘑菇状结构。蘑菇状结构的蘑菇头相互靠近形成了可控的纳米间隙。通过了解蘑菇状天线形成的本质并控制生长时间，该研究组加工了低至5-nm的大面积间隙。 模拟结果表明，该蘑菇状间隙中产生了极高的局域电场增强因子，从而在SERS探测中具有重要的应用价值。SERS探测表明，所制备的纳米结构的SERS因子超过108，证明了结构的单分子探测能力。该蘑菇状结构能提供大面积均匀的强SERS信号，其低成本制造的特点对于实现实际的SERS器件至关重要。相关结果发表在Plasmonics，2020（15），1165–1171上。

相关链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11468-020-01137-3

图：亚-10nm的电镀加工方法、SEM图及其SERS增强效应