等离子体辅助纳米转印技术制备三维双层悬浮纳米结构及其在SERS和H2传感中的应用

研究人员通过等离子体辅助纳米转印技术(PA-nTP)成功制备大面积有序的双层悬浮纳米结构，攻克了传统纳米加工技术难以实现多层悬浮结构的难题。该结构作为表面增强拉曼散射(SERS)基底使灵敏度提升1.5×106倍，制备的空心硅纳米结构更将氢(H2)传感器响应从2.54%显著提升至165%，为生物/化学传感器及光电器件发展提供新思路。

　　

悬浮纳米结构因其高比表面积(H-SVR)、高效传质等特性，在光电探测器、传感器等领域应用广泛。传统电子束、光刻等技术虽能制备单层结构，但三维双层悬浮纳米结构的制备始终是重大挑战。这项研究创新性地采用等离子体辅助纳米转印(PA-nTP)技术，通过纳米压印光刻结合电子束蒸镀制备双层结构，再经氧等离子体处理降低树脂结合力，成功将金纳米点阵列转移至硅基底形成悬空结构。

这些精妙的三维结构展现出双重价值：作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底时，其金涂层使检测灵敏度较平面基底提升百万量级(1.5×10⁶倍)；作为模板通过金属辅助化学蚀刻(MACE)制得的空心硅纳米结构更令人惊喜——在1%氢气(H₂)环境中，传感器响应率从固体硅结构的2.54%飙升至165%，性能提升达65倍。该技术为开发高性能生物/化学传感器和光电器件开辟了新途径，特别是为需要精确控制纳米级悬浮结构的应用提供了可靠解决方案。