单壁碳纳米管表面增强拉曼散射的新方法

依据碳纳米管独特的力学性能,在银表面直接研磨单壁碳纳米管(SWCNTs),在形成纳米级粗糙银表面的同时,SWCNTs管也吸附在银表面上,在银表面粗糙程度和SWCNTs厚度适中的区域得到了高质量的表面增强拉曼散射(SERS)谱。理论分析和实验结果表明,该方法是正确可行的。     

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COMSOL的柔性表面增强拉曼散射基底研究

为提高表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering, SERS)基底的性能,采用COMSOL Multiphysics仿真软件通过有限元法对两个相邻的纳米颗粒的模型进行仿真。仿真结果表明,当纳米颗粒半径一定时,增强因子随间距的增大而快速减小;当间距一定时,增强因子随半径的增大而增大,半径达到300 nm后,增强因子趋于稳定,且呈一定的下降趋势。同时,设计并构建了倒圆锥模型的SERS基底,仿真得到其增强因子为2.66×10⁵,相比于倒金字塔模型(增强因子为1.57×10⁵)具有更优异的性能。基于所得到的仿真结果对倒圆锥模型进行优化,银纳米颗粒间距从10 nm依次减小为5 nm,增强因子得到显著提高,极大地提高了表面增强拉曼散射基底的性能。     

碳纳米管和金属纳米粒子复合结构的拉曼光谱特性

提出了一种基于碳纳米管和金属纳米粒子的表面增强拉曼基底,并进行了实验研究。采用化学方法制备了单壁和多壁碳纳米管薄膜;利用离子溅射方法在碳纳米管薄膜上形成Au纳米粒子,构成基于碳纳米管和金属纳米粒子复合结构的表面增强拉曼散射基底。对此样品进行了扫描电子显微镜(SEM),反射谱、拉曼谱等表征测试。研究表明,该基底由于碳纳米管极大的比表面积,可吸附更多的金属纳米粒子,增强拉曼散射信号强度。     

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。     

纳米结构分子吸附引起的表面增强拉曼散射研究

利用模板印刷技术,制备了具有不同局域表面等离子体共振(LSPR)峰的Au纳米空心半球壳结构,并以4-巯基苯胺(4-ATP)为探针分子研究了纳米结构表面吸附分子对表面增强拉曼散射(SERS)强度的影响。结果表明,当纳米结构的LSPR峰位处于激发光波长的短波长或"马鞍型"位置时,SERS强度随吸附分子数的增加而增大;当处于长波长位置时,SERS强度呈现先增大后减小的趋势。利用分子吸附理论和纳米结构表面局域场强度变化,对此现象进行了解释。     

纳米薄膜基底对表面增强拉曼光谱检测环丙沙星的影响

基于金纳米颗粒薄膜基底和金纳米棒薄膜基底,使用表面增强拉曼光谱（SERS）技术对环丙沙星（CIP）的含量进行了分析检测,为食品中CIP残留检测提供了新方法。通过使用柠檬酸钠还原氯金酸制备金纳米颗粒胶体,以及通过晶种生长法制备金纳米棒胶体,以应用于SERS增强基底。通过不同激发光波长对CIP进行SERS检测,确定了最佳激光波长为780 nm。使用校正集CIP标准溶液,建立CIP浓度-SERS信号强度的工作曲线,使用检验集样本观察工作曲线的预测能力。结果表明：使用金纳米颗粒基底进行CIP的SERS检测,回收率在97.1%～105.0%;使用金纳米棒基底进行SERS检测,回收率在96.3%～121.8%。因此,SERS在检测CIP抗生素领域具有高灵敏度、快速检测等优势。     

液晶的表面增强拉曼散射

应用表面增强拉曼散射(SERS)技术,对液晶5CB分子在银、金纳米粗糙电极表面的取向进行研究.结果表明液晶5CB分子在银、金电极表面具有不同的取向,揭示了液晶5CB分子与银和金的表面原子之间的相互作用是不一样的,说明了液晶在基体表面的取向是由液晶分子与基体表面原子的相互作用导致的.对液晶5CB的表面增强拉曼光谱的实验特性、应用及其机理作了较全面的研究,并给出了如何应用表面增强拉曼光谱来确定液晶分子在基体表面的取向.在对实验结果进行分析的基础上,得出了5CB在银电极表面成近似垂直取向,而在金电极表面成较复杂取向的结果.     

纳米银基底表面增强拉曼散射效应仿真及优化

为了更大发挥拉曼光谱在生物检测及传感领域中的作用,表面增强拉曼散射中信号增强与基底复用之间平衡优化需求一直在激励着新型基底的发展。通过用有限元方法对不同银纳米结构（不同尺寸、不同大小、不同结构）基底的表面增强拉曼散射效应进行设计优化。对三种常见结构基底进行仿真,并对结果进行对比分析,表明仿真结果与已发表的相似基底实验结果一致。     

利用纳米门电极增强拉曼散射

为了更好地了解表面增强拉曼光谱(SERS)的机制,并进一步提高增强因子,研制了具有高稳定性的纳米劈裂装置及芯片。结合纳米劈裂技术及SERS技术,在拉曼光谱测量的同时能非常精确地操纵两纳米电极间的距离以观察相应拉曼光谱强度的变化。发现拉曼光谱强度依赖于纳米电极的间距以及激光的偏振化方向。在利用两纳米电极作为增强体的基础上引入了纳米门电极,并观察偏置电压下的门电极对拉曼光谱信号的影响。实验结果表明,拉曼光谱信号的强度强烈地依赖于纳米门电极上所施加的偏置电压。实验为增强拉曼信号提供了新的方法,同时为拉曼光谱增强机制的理论研究提供了参考数据。     

一种基于光纤器件的表面增强拉曼散射光谱检测系统

报道了一种基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的结构简单、成本低的近红外拉曼光谱探测系统。该系统采用近红外半导体激光器作为激发光源。通过提高激发光源的输出背景抑制比,抑制激发光光纤传输产生的光纤拉曼信号,采用光纤型波分复用器滤除剩余激发光,利用光子计数模式的铟镓砷雪崩光电二极管作为探测器代替昂贵的近红外光电倍增管或近红外电荷耦合器件,实现了对4-胺苯并噻吩表面增强拉曼光谱的检测。该近红外光纤型检测系统具有结构简单、小型化、成本低廉以及远程检测等优势。     

基于表面增强拉曼光谱的光纤生化传感器

基于生化分子检测技术高灵敏度、小型化的需求,通过简单的管式腐蚀法制成一种锥柱组合型光纤探针,并通过相反的静电引力将银纳米颗粒结合到硅烷化的二氧化硅光纤探针表面。用罗丹明6G（R6G）溶液的检测极限来表征该光纤探针的活性和灵敏度,通过优化银纳米颗粒的自组装时间为30mins、光纤探针直径为62μm,制备出高灵敏度的光纤表面增强拉曼散射探针,远端检测R6G的检测极限可达到10-14Mol/L,银纳米颗粒的增强因子为1.36×104。因此,该光纤表面增强拉曼散射探针在分子检测方面有巨大的应用前景。     

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。     

Highly Intensified Surface Enhanced Raman Scattering by Using Monolayer Graphene as the Nanospacer of Metal Film–Metal Nanoparticle Coupling System

It is widely accepted that surface enhanced Raman scattering (SERS) enhancement results from a combination of electromagnetic mechanisms (EM) and chemical mechanisms (CM). Recently, the nanoparticle‐film gap (NFG) system was studied due to its strong local enhancement field. However, there are still some technical limitations in establishing effective and simple ways for reliable and precise control of sub‐nanospacer. In addition, works on designing the nanospacer in NFG system for efficient interaction with target molecules for further improving SERS signals are rather limited. Here, a novel NFG system is proposed by introducing ultrathin monolayer graphene as well‐defined sub‐nanospacer between Ag NPs and Ag film (named G(graphene)‐NFG system). The new G–NFG system offers tremendous near‐field enhancement with one of the highest enhancement ratio of 1700 reported to date. These results show that the single‐layer graphene as a sub‐nanospacer renders the proposed G–NFG system with particularly strong EM enhancement (due to multiple couplings including the NP–NP couplings and NP‐film couplings) and additional CM enhancement in detecting some π‐conjugated molecules to function as a powerful tool in analytical science and the related fields.     

Near‐Field Enhanced Plasmonic‐Magnetic Bifunctional Nanotubes for Single Cell Bioanalysis

Near‐field enhanced bifunctional plasmonic‐magnetic (PM) nanostructures consisting of silica nanotubes with embedded solid nanomagnets and uniformly dual‐surface‐coated plasmonic Ag nanoparticles (NPs) are rationally synthesized. The solid embedded sections of nanotubes provide single‐molecule sensitivity with an enhancement factor up to 7.2 × 10⁹ for surface‐enhanced Raman scattering (SERS). More than 2× SERS enhancement is observed from the hollow section compared to the solid section of the same nanotube. The substantial SERS enhancement on the hollow section is attributed to the dual‐sided coating of Ag NPs as well as the near‐field optical coupling of Ag NPs across the nanotube walls. Experimentation and modeling are carried out to understand the dependence of SERS enhancement on the NP sizes, junctions, and the near field effects. By tuning the aspect ratio of the embedded nanomagnets, the magnetic anisotropy of nanotubes can be readily controlled to be parallel or vertical to the long directions for nano‐manipulation. Leveraging the bifunctionality, a nanotube is magnetically maneuvered to a single living mammalian cell amidst many and its membrane composition is analyzed via SERS spectroscopy.     

基于R6G探针表面增强拉曼散射的pH传感

用金纳米粒子(Au NPs)作为基底,基于罗丹明6G(R6G)探针分子拉曼特征峰随pH的变化,构建了一种具有表面增强拉曼散射(SERS)信号输出的pH传感器。由于(闭)开环形式下存在的(去)质子化R6G分子吸附于增强基底表面的倾斜度取向不同,R6G在不同pH下表现出了不同的SERS活性。根据寻找到的R6G在1363 cm-1和1314 cm-1位置处的SERS光谱峰面积比与pH的线性关系,设计出pH传感器。实验结果表明:R6G的SERS信号在室温下可以稳定2 h以上;当样品溶液pH在7和3之间转换时,传感器表现出了较好的恢复性。在pH检测过程中引入其他金属阳离子后,该探针表现出了对H+较好的选择性。通过检测实际样品的pH发现,该探针的分析性能良好,适于在酸性介质中检测pH。