武漢大學Nature子刊：在熔融溫度以下用納米壓印法一步制備晶態金屬納米線陣列
【引言】
拉曼散射非常弱的信號響應（入射光強度的10-6~10-9）極大地限制了拉曼光譜的應用和發展。20世紀70年代Fleischmann等人發現在銀、金、銅等粗糙表面可顯著提高被測物質的拉曼散射信號（大約六個數量級），這種增強效應成為表面增強拉曼光譜（SERS）效應。因此，對金屬基底合適的粗糙化處理是獲得強的SERS活性的不二法門。
【成果簡介】
近日，武漢大學土工程力學系劉澤特聘研究員（通訊作者）報道一種利用超塑性納米壓印（SPNI）技術在熔融溫度以下制備晶態金屬納米線陣列作為強SERS活性基底，其納米線長徑比為~2000。SPNI技術可促進金屬納米線陣列在生物傳感、數字成像、食品工業、催化和環境保護方面的應用。相關工作發表在Nature Communications上，題為“One-step fabrication of crystalline metal nanostructures by direct nanoimprinting below melting temperatures”。
【圖文導讀】
圖 1. 晶態金屬在熔融溫度以下的SPNI技術
a. SPNI流程示意圖；
b. 光學顯微鏡下Au的熱塑成型樣品（納米孔Al2O3為模板，操作條件：壓力5kN，溫度500℃，熱壓時間1h），標尺1mm；
c. b圖樣品的SEM成像，大標尺5μm，小標尺30nm。
圖 2. SPNI技術制備長徑比可控的Au納米線陣列
a. 以具有200nm孔的Al2O3為模板，500℃，壓力10kN下，制備的Au納米線長徑比（L/d）與壓印時間（t）的關系；
b. 表觀應變率與Au納米線長度的關系圖。
圖 3. 金的多級納米結構
a. SEM成像金的多級納米結構（納米孔Al2O3為模板，壓力5kN，溫度500℃，熱壓時間~10min），標尺 1.5μm；
b. TEM成像金的多級納米結構（納米線劈裂為更細的分支），標尺 100nm。
圖 4. TEM表征金納米線的多級結構
a和b. 金納米線多級結構TEM成像，標尺分別為200nm和50nm；
c. 衍射圖表明b圖中Au為面心立方體單晶結構，且確定b圖中紅色箭頭方向為<111>晶體取向，標尺5nm-1；
d-g. b圖中A-D四個位置的高分辨率TEM成像及快速傅里葉轉換衍射圖（內置小圖）確證了Au多級納米結構完美單晶構型，標尺2nm。
圖 5.納米線陣列SEM成像
a. SPNI技術制備Bi金屬納米線陣列（200nm孔的Al2O3，260℃，壓力10kN，壓印時間~36s），長徑比~300（Al2O3模板厚度~60μm），大標尺5μm，小標尺200nm;
b. SPNI技術制備Ag金屬納米線陣列（25nm孔的Al2O3，~700℃，壓力15kN，壓印時間90min），長徑比~2000，大標尺2μm，小標尺25nm;
c和d. SPNI技術制備的Cu（~550℃）、Pt（~820℃）金屬納米線陣列，標尺200nm和100nm。
【展望】
本文作者利用SPNI技術一步法制備出金屬基底多級納米結構，顯著提高了SERS活性。該技術使得金屬直接的接觸變形，因而具有可重現性且簡單的設備和操作步驟有效降低了成本。上述優勢使得該技術可應用于催化，納米電子器件，傳感器等領域。
文獻鏈接:?One-step fabrication of crystalline metal nanostructures by direct nanoimprinting below melting temperatures. (Nat. Commun. 2017，DOI: 10.1038/ncomms14910)
該文獻匯總由材料人編輯部納米學術組Mr_PSP供稿，材料牛編輯整理。
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