表面增强拉曼(SERS)作为一种分析手段, 具有高灵敏度、 高选择性、 高重复性、 非破坏性等优点, 在过去的几十年中, 被广泛应用在成分检测、 环境科学、 生物医药及传感器等领域。 其中以金、 银等贵金属纳米颗粒薄膜在表面增强拉曼(SERS)活性基底方面得到了更为广泛的应用。 SERS技术一个关键的因素是如何制设计并备具有大面积、 高增强能力及高重复性、 可循环使用的SERS基底。 通常, 贵金属纳米颗粒规则阵列结构的单元颗粒电磁增强特性及其颗粒间的电磁耦合增强特性的综合作用可大力提升SERS基底的探测性能。 然而, 利用传统微纳米加工方法如光刻、 电子束光刻等方法制备得到的贵金属纳米阵列结构的表面粗糙度不够理想。 结合光刻与化学置换方法制备金纳米颗粒四方点阵列孔洞结构, 并研究其作为SERS基底的电磁增强特性。 具体研究利用光刻法在硅衬底上制备了规则排列的四方点阵列孔洞结构, 用磁控溅射在其表面镀上金属铁膜; 接着在衬底上旋涂浓度为1.893 8 mol·L-1的氯金酸液膜, 在孔洞内铁和氯金酸发生置换反应, 进而孔洞生成金纳米颗粒, 最终得到金纳米颗粒四方点阵SERS活性基底。 采用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子测试不同金纳米颗粒阵列结构基底的SERS谱。 实验结果表明, 随着化学置换反应时间的延长, 金纳米颗粒排列更加紧凑有序, SERS谱增强性能更好。

采用多孔氧化铝(AAO)模板作为基底，结合真空蒸镀、热去湿技术实现金纳米颗粒的有序组装。通过二次氧化技术制得孔径80 nm、壁厚20 nm左右的多孔氧化铝模板，在模板表面真空蒸镀一层很薄的金膜，随后将样品放入管式炉中做退火处理。在扫描电子显微镜下对其形貌进行表征，发现多孔氧化铝模板表面金纳米颗粒具有很好的有序度；同时对于具有较浅孔的模板，有序孔阵列组装得到的金纳米颗粒阵列呈现高度有序性,且与孔阵列密排六方结构相匹配。采用紫外可见光分光光度计在300~800 nm波长范围内对表面成功组装金纳米颗粒阵列的样品吸收特性进行了测量，结果表明多孔氧化铝模板组装金纳米颗粒阵列后吸收谱图出现明显的表面等离子体吸收峰，峰位置在316 nm和616 nm处，较普通金纳米颗粒吸收峰位置出现大幅度的红移。