智能所在多功能表面增強拉曼散射基底研究中取得系列進展

2020-11-26 中國科學院

近期，中科院合肥物質科學研究院智能所仿生功能材料研究中心納米材料和環境監測實驗室的劉錦淮研究員、楊良保副研究員等，在可循環多功能的表面增強拉曼散射（Surface Enhance Raman Scattering-SERS）基底的製備和檢測方面取得了系列研究進展。

表面增強拉曼散射是指當一些分子被吸附到某些粗糙的金屬，如金、銀或銅的表面時，它們的拉曼譜線強度會得到極大地增強，這種不尋常的拉曼散射增強現象被稱為表面增強拉曼散射效應。表面增強拉曼光譜是一種非常強大的高靈敏分析技術，它可以探測和分析物質表層所吸附的各類分子，對於有些體系，它的靈敏度甚至達到檢測單分子水平。但是，它的應用具有很大局限性——僅有少數幾種金屬(金、銀、銅)可產生如此強大的表面增強拉曼散射效應，並且這些金屬的基底必須是粗糙的或需要製備成納米粒子。

傳統表面增強拉曼散射基底作為一次性使用的材料，其發展限制已不能滿足現今人們對表面增強拉曼散射基底性能日益增加的要求。另外，從應用的角度，需要製備穩定的可再生的SERS基底，並賦予其更多的功能。針對這些問題，智能所科研人員經過大量實驗研究得到了一系列的多功能的循環SERS基底。這些基底能夠滿足高效快捷的實時檢測，並且能夠重複循環使用，如在氧化鈦納米管陣列上修飾不同金納米顆粒，在銀納米線陣列修飾氧化鈦顆粒，從而實現既可採集拉曼增強信號，又可以適時進行光降解；在不同形貌的磁性納米顆粒表面修飾金、銀納米顆粒，從而實現富集、檢測與循環使用等多功能一體化。

相關研究結果已陸續發表在《先進功能材料》（Adv. Funct. Mater.）、《歐洲無機化學》（Eur. J. Inorg. Chem.）、《拉曼光譜》、《材料化學》等國際學術期刊上。以上研究工作得到了智能所正在承擔的國家重大科學儀器設備開發專項「動態表面增強拉曼光譜技術用於農藥殘留檢測」、「SHINERS技術探測毒品/爆炸物」和國家重大科學研究計劃「應用納米技術去除飲用水中微汙染物的基礎研究」等項目的支持。

多功能可循環使用SERS基底圖示：(A)氧化鈦/金陣列合成示意圖；(B)銀陣列/氧化鈦顆粒合成示意圖；(C)氧化鐵/銀複合材料富集、組裝與檢測示意圖；(D)鎳磁性納米線的循環使用過程

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