微流控拉曼检测芯片的制备与应用

微流控芯片系统具有高效率、低损耗、高安全系数、高灵敏度等优势,表面增强拉曼散射(SERS)光谱具有灵敏度高以及指纹效应强等优点。从两方面对微流控拉曼检测芯片进行综述:微流控芯片通道和SERS基底的制备以及微流控拉曼检测芯片的集成与应用。最后讨论了SERS微流控芯片在便携化应用方面的挑战和机遇,并对整个领域的未来发展方向与前景进行了展望。     

新型凹锥形表面增强拉曼散射光纤探针的制备

研制了一种新型凹锥形表面增强拉曼散射(SERS)光纤探针,研究了光纤探针凹锥形结构的制备方法,分析了凹锥光纤探针形貌与腐蚀时间的关系,通过化学自组装法将金纳米颗粒固化到凹锥内表面,制成凹锥SERS光纤探针,并测试了其远程SERS检测性能。结果表明,凹锥形光纤探针具有更低的光纤拉曼光谱背底,约为同种光纤制备的锥形探针的1/3;在633nm的激发波长下,固化金纳米颗粒的凹锥探针对于罗丹明6G(R6G)溶液的拉曼光谱远程检测浓度低至100nmol/L。这种凹锥形结构使基底不易脱落,探针不易损坏。基于上述优点,该种凹锥形光纤探针可能在SERS远程检测领域具有潜在的应用价值。     

SERS内标法在皮革奶检测中的研究与应用

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)作为一种高效的分子光谱检测技术,具有灵敏度高、信号显著增强等优点。但SERS技术在检测过程中,存在重现度较差、信号质量易受干扰等问题,而内标法可进一步提高SERS检测的准确度。在阐述当今牛奶安全的重要性以及国内外对牛奶的检测方法后,对表面增强拉曼的发展、原理以及增强机制作简单介绍,综述了SERS内标法的原理以及内标物的四种添加方式(外部直接添加法、同位素标记法、基底自带内标法、嵌入内标法),提出了SERS内标法在皮革奶中的应用,并展望了SERS内标法在其他领域中的应用,为今后皮革奶的定量检测提供了新的研究思路。     

两种基底对中药溶液喇曼光谱增强作用的比较

为了对比分析TiO₂-AgNPs薄膜与银胶纳米颗粒溶液两种表面增强喇曼光谱散射（SERS）基底对中药溶液样品的SERS增强效果，选取中药附子溶液作为实验样品，分别采用两种SERS基底通过喇曼散射实验取得其表面增量喇曼光谱，并进行了解析对比。结果表明，TiO₂-AgNPs薄膜与银胶纳米颗粒溶液两种SERS基底都对中药附子溶液的喇曼散射光谱起到了明显的增强作用；TiO₂-AgNPs薄膜的增强效果相对于银胶纳米颗粒溶液更为敏感，如在喇曼位移1398cm-1的相对峰强比，TiO₂-AgNPs薄膜基底为27.85%，银胶纳米颗粒溶液基底为11.97%，但其具有易氧化、可用时间短、制备难度大、可重复性不高等缺点，因此更适于样品成分的精确鉴定，银胶纳米颗粒溶液具有制备更简单、使用时间长、稳定性和重复性好等优点，适于大量样品成分确定对比的检测；两种基底对中药溶液样品的SERS增强各有优势。此结果对国内外利用SERS技术分析中药有效成分的基底选择有一定参考作用。     

人体皮肤纤维细胞远程拉曼光谱检测研究

在具有表面增强拉曼散射(SERS)基底的锥形光纤探针表面生长人体皮肤纤维细胞,研究了人体皮肤纤维细胞的远程拉曼光谱检测。采用熔融拉锥和化学腐蚀法制备锥形光纤探针,通过化学自组装法将金纳米颗粒固化于锥形光纤探针表面制备出SERS锥形光纤探针。将人体皮肤纤维细胞置于金溶胶培养基混合液中培养,并贴壁生长于SERS光纤探针表面;然后利用显微拉曼光谱仪通过远程检测得到人体皮肤纤维细胞的SERS光谱,并以直接测量方式得到吞金颗粒和未吞金颗粒细胞的SERS光谱。结合远程检测和直接检测结果分析得到人体皮肤纤维细胞拉曼光谱的峰位归属,以及各拉曼特征峰对应的细胞内部组分信息。利用锥形光纤探针能够深入组织内部实施远程检测,有助于在线SERS测量在生物医学研究和诊断中的应用。人体皮肤纤维细胞的拉曼谱检测为在体研究低功率激光对延迟伤口愈合的机理提供了一种手段。     

贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS研究进展

由于贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底可为喇曼光谱分析技术提供灵敏度高、稳定性好、生物相容性好的基底而备受关注。首先从电磁原理和化学原理两个角度出发,系统地探讨了贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底表面增强喇曼散射(SERS)的机理,进而概述了石墨烯及贵金属纳米颗粒的制备方法及其性能特征,并详细介绍了化学气相沉积法制备石墨烯和物理法制备贵金属纳米颗粒的过程。在此基础上,对不同贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS的国内外研究进展进行了综合的阐述和分析,主要介绍了贵金属Ag,Au和Pt的纳米颗粒复合体系,最后对贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS技术在各个领域的应用及其发展前景进行了展望。     

金颗粒为活性基底的裸鼠血清表面增强拉曼散射光谱分析

对肿瘤裸鼠血清进行显微共聚焦拉曼光谱测量,并将血清的普通拉曼光谱与以金纳米颗粒为基底的表面增强拉曼散射(SERS)光谱进行对比,结果表明金纳米粒子作为活性基底对裸鼠血清具有显著的拉曼增强作用,在很多常规拉曼光谱中未能检测出的信息在SERS光谱中得以体现。这源于血清中的物质与金纳米颗粒之间的化学吸附和相互作用,使得微量样品也能够通过SERS光谱来反映出血清中各种蛋白质、脂类、糖类、核酸以及其他成分的分子结构等信息。血清中各种成分的信息可以反映体内各种细胞和组织的生理代谢及病理变化,血清的SERS光谱将为疾病的诊断和治疗提供一种有效手段。     

基于表面增强拉曼光谱的甲萘威水溶液检测分析

以表面增强试剂OTR202和OTR103作为表面增强拉曼光谱(SERS)的活性基底,探索建立甲萘威水溶液的SERS检测方法。首先对比分析了甲萘威水溶液的普通拉曼光谱与SERS。然后分析了表面增强试剂与待测样本的加入量对甲萘威水溶液的SERS的影响。最后分析了质量浓度在0.1~15.0 mg/L范围内的甲萘威水溶液的SERS,并以1374 cm-1处的特征峰强度与甲萘威水溶液浓度进行线性回归,得到线性方程为y=414.5x+481.59,决定系数R2=0.9864。试验结果表明该研究方法对甲萘威水溶液的检测限可达到0.1 mg/L,说明以表面增强试剂OTR202和OTR103为SERS活性基底的SERS检测方法可用于水中甲萘威残留检测。     

C层包覆Ag纳米颗粒基底的表面增强拉曼散射研究

Ag纳米结构是最常用的表面增强拉曼散射(SERS) 活性基底,缺点是Ag的化学稳定性和 生物相容性比较差。为此,利用化学方法合成了一种新型的SERS活性基底—纳米碳层包覆的 Ag(Ag@C)纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)和紫外- 可见吸收光谱对制备的核壳结构纳米颗粒进行了表征,并研究了颗粒的SERS活性。结果表明 ,罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)分子在Ag@C悬浮液中的SERS光谱强度 与在Ag胶中的SERS光谱强度相比显著增强。根据光谱 的变化规律推断,额外的增强来自于化学增强。由于C层的存在,相比于Ag纳米颗粒, Ag@C颗粒的化学稳定性和生物相容性都有所改进。     

基于Si基沉积拉曼增强活性Au膜的制备与表征

研究了一种新的表面增强拉曼活性Au基底的制备方法,采用无电镀沉积方法,通过HF和HAuCl4的混合溶液对Si片进行处理获得具有不同形貌的Si基Au膜,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了基底的表面形态和结构,测定结晶紫分子在基底表面的拉曼光谱。结果表明,Si基Au膜表面的表面增强拉曼散射(SERS)增强随制备时间的增加呈现先增强后减弱的趋势,增强效果优于常用的Au胶体系,是一种非常高效的拉曼活性增强基底。     

食管癌患者血红蛋白表面增强拉曼散射光谱的统计分析

应用表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术,以Ag纳米粒子为基底,对24例食管癌患者及20例健康人的血红蛋白样本进行了检测,并采用主成分分析(PCA)与判别分析方法对检测到的光谱数据进行分析。实验得到食管癌患者与健康人血红蛋白SERS光谱存在的区别反映了两组血红蛋白内部物质的含量差异,结果显示,与健康人相比,食管癌患者的血红蛋白中有更多的亚铁离子处于低自旋态。统计分析方法所得的光谱峰值PC得分的三维散点图对食管癌患者与健康人区别也较明显。本文方法的总准确率为91%,诊断灵敏度为96%,诊断特异性为85%。结果表明,通过血红蛋白SERS光谱的检测和统计分析,可为早期食管癌的诊断提供依据。     

Ag@Au核壳SERS基底的优化设计

表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering, SERS）技术在食品检测中发挥着重要的作用,该技术的核心在于基底的优化,所以开发新型基底是目前研究的热点课题。采用金银两种纳米复合材料,研究核壳式纳米结构的SERS基底,用有限元法对Ag@Au的结构进行电场强度的仿真,模拟在不同核壳半径、厚度以及散射光照的条件下场强的变化,计算SERS增强因子,与其他类型纳米结构进行比较。仿真实验表明,采用Ag@Au核壳结构作为SERS基底,在波长为523 nm、核半径为38 nm、壳厚度为0.5 nm时,增强效果最好,增强因子是7.47×10⁹。因此,Ag@Au核壳式SERS基底具有广泛的应用前景。     

激光诱导液面自组装法制备光纤SERS探针及其农药残留检测应用

利用激光诱导液面自组装法制备金纳米棒光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针,探讨制备过程中激光诱导功率和诱导时间对探针灵敏度的影响。将优化条件下(70mW,7min)制备的光纤SERS探针与便携式拉曼光谱仪联用,实现福美双、甲基对硫磷两种农药残留的高灵敏度检测,检测灵敏度分别达到10-7 mol/L和5×10-7 mol/L。探针具有良好的SERS检测重复性,相对标准差小于6%。该激光诱导液面自组装法具有操作简单、成本低廉、探针制备时间短等优点,能够实现高灵敏度光纤SERS探针的重复、批量制备;优化制备的光纤SERS探针在多种农药残留检测应用中展现出良好的应用前景。     

表面增强拉曼光谱技术在环境污染物检测中的应用

表面增强拉曼散射(SERS)光谱具有高灵敏性及高选择性,它已被用于科学研究及生产实践的多个领域。本文阐述了近几年来SERS技术在检测重金属离子、多环芳烃、微生物、农药等环境污染物中的发展状况,并分析了该技术在这些应用领域的优点与不足。最后,预测了SERS的发展趋势。     

激光液相烧蚀法制备金核银壳纳米结构及其性能的研究

采用波长为248nm的KrF准分子激光烧蚀制备纯净的金核银壳复合纳米结构,通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及电子能谱(EDS)对其形貌结构和成分进行了表征。实验发现,控制银壳的厚度能够调节该纳米结构的表面等离共振吸收曲线峰位,采用Mie理论对金核银壳纳米结构在形成过程中的表面等离共振吸收曲线进行了模拟,模拟结果与实验结果一致。探讨了激光烧蚀法制备金核银壳纳米结构的机制。此外,实验结果表明准分子激光烧蚀法制备的金核银壳纳米结构具有优异的表面增强拉曼光谱(SERS)活性,可用于物质痕量检测领域。     

基于金银合金纳米线SERS活性基底的制备

首先采用液相软模板方法合成银纳米线,然后采用静电吸附法将带负电荷的银纳米线和带正电荷的金纳米颗粒组装形成金银合金纳米线。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱分析仪(EDS)对材料的形貌和成分进行表征,结果表明金纳米颗粒被均匀吸附在银纳米线的表面。之后将金银合金纳米线偶联到氨基化处理后的硅片抛光面上,组装得到均匀、致密排列的金银合金纳米线表面增强喇曼散射(SERS)基底,该基底具有良好的重现性、均一性和SERS活性。使用尼罗蓝A (NBA)作为喇曼信号分子,SERS基底的最低检测浓度为7.93×10~(-10)mol/L,其分析增强因子(AEF)为6.31×10~7,SERS增强效应很高。此外金银合金纳米线具有高稳定性和良好的生物相容性,因此该基底在SERS生物传感方面具有广阔的应用前景。     

柔性表面增强拉曼光谱芯片制备

柔性表面增强拉曼光谱(SERS)基底具有灵活形变的特点,适合不规则曲面的原位检测,甚至可以直接进行擦拭取样的检测。对不同反射率的衬底进行仿真分析和实验测试,可以看到衬底的反射率对拉曼信号的收集有极大的影响。在波长为532 nm的光激发铝箔具有高反射率,因此选择铝箔作为衬底,采用银溶胶滴铸法制备柔性SERS芯片。实验通过控制溶剂成分,利用表面张力梯度引起向内马兰哥尼(Marangoni)流动以抑制咖啡环的产生,可以改善纳米粒子的分布均匀性。拉曼测试结果表明,SERS芯片的增强因子高达1.32×10⁸,对R6G溶液的检测限低至1×10^-11mol,同时芯片表现出良好的信号均匀性。     

基于银纳米颗粒的HCPCFSERS传感系统优化设计

银纳米颗粒与光子晶体光纤、表面增强拉曼散射效应结合而成的PCF SERS传感器得到了科研界的广泛关注.而PCF结构、SERS基底的性能是传感器的重要影响因素.为了进一步提高SERS PCF传感器的性能,通过研究对比PCF和SERS基底结构参数对传感性能的影响,设计出适用于PCF SERS传感的空芯PCF以及SERS基底的结构参数.通过数值计算,设计的空芯PCF空气填充率为56.30%,当激发光波长785 nm时存在光子带隙,并能够实现单模传输.而半径为38 nm的银纳米球在间距为0.7 nm时能够产生最大的SERS增强因子.研究证明,设计的空芯PCF在785 nm输入波长下既能够基模传输激发光,又能够为SERS提供理想的活性面积,而且银纳米颗粒的形状、尺寸、间距对SERS性能影响严重,而且与入射波长有很强的依赖关系.     

树枝状Ag基底的制备及其SERS活性研究

研究了一种表面增强拉曼散射(SERS)活性Ag基底的制备新方法。通过电化学方法和液相生长方法相结合在金属Al表面制备SERS活性Ag膜。用扫描电子显微镜(SEM)表征Ag膜的表面形貌,以结晶紫(C25 H30N3Cl·H2O)为拉曼探针分子,研究了基底的SERS增强效果。研究表明:结晶紫分子吸附在Ag膜表面的SERS强度随电沉积时间的增加呈现先增强后减弱的趋势;进一步的Ag增强剂和引发剂的混合溶液对电沉积Ag膜的浸泡处理可以调节基底Ag膜的结构形态,增强电沉积基底Ag膜的SERS活性。     

Ag纳米粒子修饰多模光纤的拉曼增强特性实验

为了分析研究光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针 的拉曼增强特性,采用简单廉价的化学方法制备Ag纳米颗粒修饰 光纤SERS探针,采用罗丹明6G(R6G,Rhodamine 6G)作为探针分子进行了不同浓度R6G溶 液(10－7~10－9M)的拉曼测试实 验和浓度为10－6M的R6G溶液的Time-course SERS Mapping实验,研究了该光纤 SER S探针的拉曼增强特性,制备的光纤SERS 探针样品检测R6G的极限浓度低至10－9M;在Time-course SE RS Mapping实验中,分 析验证了探针分子溶液蒸发过程对光纤 SERS探针的拉曼增强特性的影响。研究表明,由于制备的光纤SERS探针对荧光噪声没有抑 制作用,导致所测得探针分子 的拉曼光谱受探针分子溶液状态、测试方式的极大影响。当溶液充足时(浸泡状态),所测 光谱信号荧光噪声与有效拉曼光 谱信号都比较大;在溶液干燥过程中,所测光谱信号荧光噪声与有效拉曼光谱信号都减少, 但荧光噪声减小幅度远大于拉曼光谱信号。