表面增强拉曼散射(SERS)

摘要： 金、银、铜等贵金属的纳米结构都具有表面等离激元共振效应,在表面增强拉曼散射(SERS)和光催化领域具有重要的应用价值。合金纳米颗粒有望兼具多种金属的优点,赋予金属纳米颗粒更多优良品质。本论文中,我们通过改进“Brust”法,成功合成了直径1~5 nm的Au_(1)Ag_(1)和Au_(1)Cu_(1)合金纳米颗粒,所制备的合金纳米颗粒在空气中具有良好的稳定性,并在有机溶剂中具有良好的溶解性。利用溶液法组装的Au_(1)Ag_(1)和Au_(1)Cu_(1)合金SERS基底,分别对532 nm和785 nm的激发光表现出良好SERS性能。相同条件下,Au_(1)Ag_(1)基底比Au基底对R6G探针分子的拉曼信号强度提高了2~4倍,表现出良好的SERS活性。Au_(1)Cu_(1)合金基底则比Au_(1)Ag_(1)合金和Au基底表现出更强的光催化活性,在光催化领域表现出潜在的应用价值。

摘要： 在模拟生理条件下,以金纳米颗粒(AuNPs)作为增强基底,归属正壬酸香草酰胺分子(OC)的表面增强拉曼光谱(SERS)特征峰,确定了其在基底表面的吸附方式。通过对比与人血清白蛋白(HSA)识别前后OC分子SERS光谱的变化情况,推测OC分子通过甲氧基与HSA进行结合,在AuNPs基底上的吸附方式也由垂直吸附转为倾斜吸附。热力学结果显示,氢键、疏水作用力以及范德华力是OC-HSA复合物稳定性的主要推动力。荧光光谱结果揭示,OC分子主要作用于色氨酸残基附近的亚结构域IIA疏水空腔内部,从而使HSA的构象发生变化,导致色氨酸残基周围疏水性升高。这些信息不仅可为研究药物与血浆或血清白蛋白之间相互作用的机理提供参考,还为了解人体中药物的代谢提供了指导。

摘要： 表面增强拉曼散射(SERS)光谱是一种高灵敏的检测技术,但制备高活性和低成本的SERS基底仍然是一大挑战.采用低成本的商业数字视频光盘(DVD)作为载体,用电化学技术原位合成金-银(Ag-Au)复合纳米结构作为SERS基底.通过电化学粗糙化技术,无需添加硝酸银(AgNO_(3))和四氯金酸(HAuCl4)前驱体溶液,就可以在DVD光盘上的沟槽状金银反射层表面上得到Ag-Au轨道团簇形态.经过一系列表征和优化,研究了Ag-Au复合纳米结构的SERS性能.结果表明:这种DVD衍生的SERS基底对不同的拉曼探针分子均表现出优异的增强性能、高均匀性(相对标准偏差(RSD)为7.88%)和出色的稳定性.这种简便高效的制备方法以及较高的SERS活性,使得DVD衍生的SERS基底成为开发便捷和一次性传感平台的较佳选择.

摘要： 采用喷墨打印技术在疏水性相片纸表面沉积银纳米薄膜,制备了一种高效的纸质表面增强拉曼散射(SERS)基底(银纳米薄膜/相片纸),并利用接触角测量仪与扫描电子显微镜(SEM)表征相片纸书写前后的浸润性和表面形貌.通过模拟福美双在果皮表面及果汁中的残留状态,对银纳米薄膜/相片纸基底的应用潜力进行评价.研究发现,该基底可以直接识别出果汁溶液或果皮表面掺杂的福美双分子,不需作任何预处理.对掺杂福美双的果汁最低检测的质量浓度低至0.024 mg∙L^(-1),且特征峰强度与浓度间具有较好的线性关系;对果皮表面残留福美双分子的检测限为0.25 ng∙cm^(-2).此外,在吸附福美双/果汁的基底表面随机选取10个点,研究银纳米薄膜/相片纸的均匀性,经计算1142和1377 cm^(-1)处的特征峰的相对标准偏差分别为7.8%和5.7%.结果表明:银纳米薄膜/相片纸在农药残留检测方面具有潜在的应用前景.

摘要： 以绘画纸、白卡纸和坐标纸为衬底,采用丝网印刷银油墨,制备了高效的表面增强拉曼散射(SERS)基底,结果表明:银薄膜/绘画纸的SERS活性最佳,其次是银薄膜/白卡纸和银薄膜/坐标纸,对结晶紫的最低检测限分别为10-8,10-7和10-7 mol·L-1.此外,在同一银薄膜/绘画纸表面随机选取10个不同位置,在特征峰913,1179和1620 cm-1处,强度的相对标准偏差值分别为13.2％,12.5％和10.6％,增强因子达到2.87×105,表明该基底具有较好的均匀性.

摘要： 多种农药,包括孔雀石绿(MG)作为禁用兽药,存在食用致癌的风险.由于MG低廉的价格和极好的药效,在渔业养殖中一直被不法商贩非法使用,使得鱼类生鲜中时有MG残留检出.针对MG分子痕量残留的检测,目前一般是抽取少量养殖水样,再利用高效液相色谱柱、液相色谱-光谱等方法来评估其是否超标.这类传统的检测方法一般需要依赖价格昂贵的大型设备,且检测过程操作繁琐复杂,单次检测耗时长、价格高,因而与农贸市场中商品流通量大、速度快、价格需亲民低廉等特点和要求不相符合.近年来,表面增强拉曼散射(SERS)检测技术以及便携式拉曼光谱仪的出现,有望实现对痕量农药分子的现场快速检测,进而很好地解决这一问题.SERS检测技术利用金属纳米结构的表面等离激元效应感应位于其结构表面附近的分子,得到分子种类和浓度信息.为了降低可检测的浓度极限,一般会在SERS基底上利用咖啡环效应或其他手段将待测分子蒸发富集,以获得足够高的信号强度.针对亲水基底,液滴与基底相接触后,会在基底表面摊开,使其分布面积扩大,导致其咖啡环周长变长,分子分布浓度随之降低.而当采用疏水基底富集时,由于常规的疏水基底表面黏附性小,液滴在其表面处于随处滚动无法抓取的状态,极大增加了操作的难度.以MG分子痕量残留的检测为例,由于农贸市场人员众多、无专业实验平台,磕碰撞击时有发生,在此环境下采用疏水SERS基底对农药分子进行检测显然是不可取的.该研究提出一种基于超疏水高黏附纳米森林结构的SERS基底用于痕量MG分子的快速现场检测.相比于超疏水SERS基底,所提出的超疏水高黏附基底利用其高黏附性可牢固抓取待测液滴,解决了以往超疏水基底在实际现场检测中存在液滴滚动无法操作的问题.此外,与亲水基底相比,超疏水高黏附基底由于接触角大,可将咖啡环面积缩小5.73倍,继而使分子的富集浓度提高5.73倍,最终使检测极限浓度降低了至少两个数量级.研究所提出的超疏水高黏附SERS基底有望在痕量农药分子快速现场检测中得到应用.

摘要： 快速检测方法在食品安全领域现场检测、快速筛查和政府监管等方面起着非常重要的作用,但是当前食品快速检测的方法还存在着性能评价手段缺乏的问题,亟需建立多指标综合的评价方法.本研究构建了基于Au/UiO-66(NH2)材料的功能性表面增强拉曼散射(SERS)传感器,实现食品中新胭脂红色素的SERS快速检测,在最优条件下,新胭脂红色素在1137 cm-1处的拉曼特征峰的强度和浓度在1.0～50 mg/L范围内具有良好的线性关系,R2为0.9684,检测限低至0.40 mg/L.采用层次分析法(AHP)结合逼近理想解排序法(TOPSIS)对新胭脂红色素的SERS快速检测、合成色素速测盒和高效液相色谱(HPLC)等三种检测方案进行了评价.从检测方法的适应性、可操作性、经济性和技术性四个方面选取了18个指标的基础上,采用层次分析法确定指标权重,再结合逼近理想解排序法计算出3种新胭脂红色素检测方法的综合评价值分别为:0.66、0.31、0.58,结果表明基于Au/UiO-66(NH2)材料的功能性SERS快速检测色素方法能够代替合成色素速测盒和高效液相色谱(HPLC)法.本研究中的SERS检测方法为快速筛查食品中非法添加色素提供了一种新的选择.

摘要： 表面增强拉曼散射(SERS)是一种无损、高灵敏、快速检测痕量重金属离子的光谱技术.通过调控和优化纳米结构图案和尺寸可显著增强局域表面等离子体共振(LSPR)与表面等离子体激元(SPP)的耦合以提升电磁场强度,是获得高性能SERS芯片的重要新途径.提出一种用于检测痕量汞离子的新型金属/介质三维周期纳米结构高性能SERS芯片.利用新型应力分化式双层模板纳米压印方法实现了大面积高均一纳米结构SERS芯片的低成本、批量制备.该芯片成功用于痕量汞离子的高灵敏快速检测.采用有限元方法对压印过程界面微区应力进行模拟,通过调控压印模板纵向结构和横向尺寸对模板进行设计.模拟结果表明,纵向有台阶结构的双层模板图案区域呈现高、低两个应力分区,其中,高应力区占图案～72％ 的面积,其应力均匀性比单层模板提升17％;低应力区分布在图案边缘～28％ 的区域,可有效减小脱模切应力.当模板横向尺寸从15 mm缩减至7 mm,界面应力整体提升1～2个数量级,将显著提高压印成功率.使用不同横向尺寸的单、双层模板进行压印实验结果表明,尺寸为7 mm的压力分化式双层模板实现了大面积高均一纳米结构的高质量制备,这与模拟结果高度一致.在压印胶纳米结构上构筑金纳米颗粒得到金属/介质三维周期纳米结构SERS芯片.此芯片对罗丹明6G分子的检测极限为2.08×10-12 mol·L-1,增强因子达3×108,检测均一性RSD为8.07％.该芯片对汞离子的探测限浓度仅为10 ppt(5.0×10-11 mol·L-1),浓度线性工作范围为5.0×10-11～5.0×10-5 mol·L-1,跨度达6个数量级,呈现良好的线性关系(R2=0.966),在目前汞离子检测技术中具有显著优势.提出一种通用的高灵敏快速检测痕量物质的SERS芯片设计和制备方法.这种基于光学原理芯片"结构设计-批量制备-实际应用"的研究范式将连接芯片设计和批量制备两个关键点,推动其实际应用.

摘要： 基于金属包裹的多孔硅衬底具有制备成本低、检测能力强的优点。自20世纪表面增强拉曼散射(SERS)现象被发现以来,多孔硅-Au/Ag复合材料逐渐展现出作为SERS衬底的优势,被广泛应用于生物、化学、医疗等领域。本文综述了近些年来基于多孔硅复合Au/Ag纳米颗粒混合平台的研究,重点讨论了将贵金属Ag/Au复合于多孔硅衬底上的制备方法,介绍了它们在不同制备条件下枝晶结构的生长形貌和检测性能,并对多孔硅-Ag/Au枝晶复合结构作为SERS衬底的未来发展进行简要分析。

摘要： SERS元件(2)具备：基板(21)，其具有表面(21a)；微细构造部(24)，其形成在主面(21a)上，具有多个支柱(27)；第1导电体层(31)，其以连续覆盖表面(21a)和微细构造部(24)的方式形成在表面(21a)和微细构造部(24)上；以及第2导电体层(32)，其以形成用于表面增强拉曼散射的多个间隙(G1,G2)的方式形成在第1导电体(31)上，第1导电体层(31)和第2导电体层(32)由相互相同的材料构成。

摘要： SERS元件(2)具备：基板(21)，其具有表面(21a)；微细构造部(24)，其形成在主面(21a)上，具有多个支柱(27)；第1导电体层(31)，其以连续覆盖表面(21a)和微细构造部(24)的方式形成在表面(21a)和微细构造部(24)上；以及第2导电体层(32)，其以形成用于表面增强拉曼散射的多个间隙(G1,G2)的方式形成在第1导电体(31)上，第1导电体层(31)和第2导电体层(32)由相互相同的材料构成。

摘要： 本发明提供一种拉曼散射光增强设备。在半导体基板中形成有空孔(20a)的光子结晶(20)中，相对于入射光具备以多个频率具有共振模式的波导，一个共振模式与另一个共振模式的频率差变成与所述半导体基板的拉曼位移频率相等，并且设定所述半导体基板的结晶方位面中的所述波导的形成方向，以使得通过所述两个共振模式的电磁场分布和所述半导体基板的拉曼张量来表达的拉曼跃迁概率成为最大。

摘要： SERS元件(2)具备：基板(21)，其具有表面(21a)；微细构造部(24)，其形成在主面(21a)上，具有多个支柱(27)；第1导电体层(31)，其以连续覆盖表面(21a)和微细构造部(24)的方式形成在表面(21a)和微细构造部(24)上；以及第2导电体层(32)，其以形成用于表面增强拉曼散射的多个间隙(G1,G2)的方式形成在第1导电体(31)上，第1导电体层(31)和第2导电体层(32)由相互相同的材料构成。

摘要： SERS元件(2)具备：基板(21)，其具有表面(21a)；微细构造部(24)，其形成在主面(21a)上，具有多个支柱(27)；第1导电体层(31)，其以连续覆盖表面(21a)和微细构造部(24)的方式形成在表面(21a)和微细构造部(24)上；以及第2导电体层(32)，其以形成用于表面增强拉曼散射的多个间隙(G1,G2)的方式形成在第1导电体(31)上，第1导电体层(31)和第2导电体层(32)由相互相同的材料构成。

摘要： 本发明提供一种拉曼散射光增强设备。在半导体基板中形成有空孔(20a)的光子结晶(20)中，相对于入射光具备以多个频率具有共振模式的波导，一个共振模式与另一个共振模式的频率差变成与所述半导体基板的拉曼位移频率相等，并且设定所述半导体基板的结晶方位面中的所述波导的形成方向，以使得通过所述两个共振模式的电磁场分布和所述半导体基板的拉曼张量来表达的拉曼跃迁概率成为最大。

摘要： 一种等离子体激元传感器，至少包括一个基底(1)、所述基底上用激光加工的活性表面区域(2)和活性表面(2)上的金属镀层，其中用短激光脉冲制作所述激光加工的表面时，表面浅层材料的粘度降低，并且在用于降低粘度的相同脉冲或接连入射的一个或多个脉冲的作用下，形成随机自组织纳米结构，所述纳米结构小于1μm。在最佳实施例中，所述基底材料为非晶态，例如钠钙玻璃或类似材料。另外，本发明还公开了使用显微镜检查中使用的载玻片或盖玻片来在其上表面制作活性传感器区域(2)。

摘要： 一种硅基表面增强拉曼散射(SERS)基底的制作方法，该制作方法依靠电化学原理，在硅衬底上直接原位生长一层银纳米粒子，从而避免了银纳米粒子的团聚效应。由于本发明无需在硅衬底上制作硅纳米线，因此大大降低了工艺的复杂度和制作成本，为SERS基底的工业化应用提供可能。

摘要： 一种用于表面增强拉曼散射（SERS）的衬底。该衬底包括从衬底的表面突出的至少一个纳米结构和在所述至少一个纳米结构上的SERS活性金属，其中，SERS活性金属基本上覆盖所述至少一个纳米结构且所述SERS活性金属在所述至少一个纳米结构上创建有纹理层。

摘要： 在此公开的方法和设备涉及使用增强的拉曼光谱术进行的核酸表征。在本发明的某些实施方案中，对核酸的外切核酸酶处理导致核苷酸的释放。核苷酸可以从反应室通过微流体通道进入纳米通道或微通道。纳米通道或微通道可填充以纳米微粒集合体，其包含拉曼检测的热点。当核苷酸经过纳米颗粒热点，它们可由拉曼光谱术检测。从核酸释放的核苷酸的顺序的鉴定被用来表征核酸，例如测序或鉴定核酸。本发明的其它实施方案涉及核酸测序的设备。