越來越「精細」的表面增強拉曼研究——第二十屆全國光散射學術...

　　儀器信息網訊 2019年11月2-6日，由中國物理學會光散射專業委員會主辦，蘇州大學、廈門大學承辦的第二十屆全國光散射學術會議(CNCLS20)在蘇州同裡湖大飯店召開，吸引了近600人參會，參會人數創歷屆之最。

　　本屆大會組委會特別邀請了國內外知名專家學者就近兩年光散射及相關光譜原理和技術等領域的前沿熱點問題進行交流，並增加了儀器研發和應用的相關報告，全力展示中國在光散射領域所取得的最新進展及成果，增進光散射及相關領域科技工作者的交流與合作，促進我國光散射和光譜事業的發展。

　　除6場大會報告外，大會組委會特別設置了物理材料儀器、表面增強拉曼(SERS)、分析醫藥其他三個分會場分別進行邀請報告和口頭報告。其中，SERS分會場特別安排了14場邀請報告，21個口頭報告，63份牆報。特別值得一提的是，延續歷屆「火熱」的氛圍，本次SERS分會場出席人數再次爆棚。

SERS分會場現場

　　從1974年，有關拉曼增強的第一篇文章發表到現在已經有45年了。45年間，SERS取得了長足的進展，雖然前半段時間發展的相對緩慢，但是得益於納米科技的發展，後半段的發展非常迅速。就我國而言，近幾年越來越多的課題組踏入這個領域，從歷屆會議SERS分會場的「火爆」場面也足見我國SERS依然保持強勁的發展勢頭。

　　本次會議各位老師的報告，涉及了各類型SERS基底的製備及應用研究。特別需要指出的是，很多老師的研究已經越來越「精細」，他們的研究工作不再局限於「是什麼」，更多的在研究「為什麼」。老師們不僅以應用為目的構建了特異性的拉曼探針，而且在製備的過程中還對分子進行精準的結構調控，甚至有老師開玩笑說是在「玩弄」分子。不僅如此，很多老師的研究工作還深入剖析了SERS的相關機理。

　　部分老師的精彩報告摘錄如下：

報告人：上海師範大學 楊海峰教授

報告題目：基於表面特異性反應的拉曼探針構建

　　發展生物標誌物、病毒和食品添加物的快速傳感分析方法是實現 POCT(Point-of-Care Test)和食品安全相關現場檢測的迫切技術需求。而在穩定的表面增強拉曼基底上修飾特異性反應層，可構建針對性的拉曼探針，有利於提高方法選擇性。楊海峰教授課題組對金或銀納米粒子表面進行基於表面反應體系的功能化，製備了多種高選擇性的拉曼探針，並開展了一系列的應用研究，如檢測蔬菜農殘福美雙、唾液毒品標誌物、肺癌標誌物、人血液多巴胺、H7N9病毒等，表現出良好的傳感應用前景。

報告人：蘇州大學 田景華教授

報告題目：拉曼光譜技術在氧化還原反應過程和機理上的研究初探

　　報告中，田景華教授介紹了其最新的研究成果：結合在線電化學光譜技術(EC-Raman)，探明了BaCO3/rGO材料ORR的催化活性中心為Ba離子，並推測出在其表面發生2電子和4電子反應的反應歷程;使用粗糙Au電極為工作電極，結合電化學表面增強拉曼光譜技術，系統研究了pH從1到13範圍內的ORR反應過程和可能的反應途徑。田景華教授指出：具有高靈敏度的原位表面增強光譜技術，在電催化反應機理研究及電催化劑材料設計方面具有指導性意義並能發揮重要的作用。

報告人：吉林大學 宋薇教授

報告題目：納米酶表面增強拉曼基底的研究

　　利用SERS技術以納米複合酶作為新型催化劑，可以在原位-動態環境條件下研究催化表界面和反應中間體，對催化劑表面的分子轉化催化過程進行指紋譜學監測，間接獲得對生物分子、重金屬離子等SERS高靈敏檢測。宋薇教授構築了一系列兼具類酶催化活性和 SERS活性的納米酶SERS基底，利用SERS及其他技術研究了類酶催化過程中分子的反應動力學過程，提出了SERS研究納米酶的動力學模型，探討了其類酶催化機理，並將其應用於多種有機分子及生物分子的超靈敏檢測中。

報告人：合肥工業大學 劉洪林教授

報告題目：液相界面拉曼分析中的分子吸附問題初探

　　貴金屬表面與待測分子間的親和性會影響待測分子在納米間隙中的定位，很大程度上影響SERS的增強效果。劉洪林教授對液相界面拉曼分析中的分子吸附問題進行了深入的研究，報告中，其詳細介紹了三維液相界面的定量化SERS測量、金屬表面分子親和性問題，並指出液相界面納米陣列具有優異的可調諧、自癒合特性，液相界面分析克服(或弱化)了分子親和性限制。據悉，劉洪林教授課題組利用PML-SERS技術，已成功實現多種植物和動物油脂中一種或兩種多環芳烴的同時檢測分析，具有良好的穩定性。

報告人：西安交通大學 方吉祥教授

報告題目：富集型SERS檢測方案及分子傳感

　　當前， 如何提高對低SERS活性分子的檢測靈敏度是SERS技術的關鍵問題之一，而如何高效的把待測分子在空間上局域化到等離激元熱點區域仍然是提高SERS檢測靈敏度至關重要的問題。西安交通大學方吉祥教授提出了兩種分子富集型的SERS檢測方案，一種是基於輕質漂浮微球和超滑移襯底策略的分子富集方法，另一種是基於毛細作用的分子富集方法。據悉，通過兩種方法，待測分子都能高度的局域化到空間上很小的區域，從而顯著的提高其SERS檢測靈敏度。

報告人：東北大學 徐章潤教授

報告題目：基於微流控液滴的表面增強拉曼光譜檢測方法

　　構建高靈敏度、高重現性和集成化的SERS分析方法是當前的研究熱點之一，而微流控液滴作為穩定的微反應器，具有尺寸均一、混合速度快、傳質和傳熱效率高等特點，在材料合成、生物和化學分析等方面具有廣泛的應用前景。結合微流控液滴和SERS技術，構築SERS基底以及基於液滴的定量分析方法，對探索腫瘤生理活動、臨床藥物開發、催化機理等具有十分重要的科學意義。徐章潤教授在報告中分享了三方面的研究工作：微流控液滴作為微檢測池用於SERS的檢測;微流控液滴作為微反應器用於SERS檢測;微流控液滴製備的凝膠微粒用於SERS檢測。

報告人：浙江大學 楊士寬研究員

報告題目：電化學3D列印SERS 器件

　　楊士寬研究員從常規SERS器件講起，介紹了電沉積浸潤性可調銀膜、SERS揭示分子轉動調控機制，電沉積網粒體SERS微器件等多方面的內容。特別值得一提的是，楊士寬研究員介紹了一種新的具有體「熱點」的體增強拉曼散射(VERS)基底，並比較了SERS和VERS在檢測病毒方面的區別，研究結果顯示VERS檢測病毒弱依賴其取向，大大提高了病毒信號的重現性;此外，楊士寬研究員還介紹了SERS器件的電化學3D列印策略，詳細介紹了電化學3D列印的魚雷機器人及其在生物醫學領域潛在的應用。

報告人：廈門大學 劉國坤副教授

報告題目：SERS 快檢研究中的科學和技術問題初探

　　近年來，藉助於拉曼光譜儀的小型化和微型化，SERS技術已經從實驗室技術逐漸發展成為一種現場快檢技術。劉國坤副教授的報告從SERS快檢研究思路、痕量定性分析、定量分析的可靠性、化學計量學的作用等四個方面剖析了SERS領域尚待解決的一些基本科學問題。其間，針對分子與熱點間有效相互作用進行了詳細的介紹。劉國坤副教授指出SERS的實際應用研究拓展，不僅僅是SERS基礎研究的外延，同時也反推並促進 SERS機理的深入分析和理解。

報告人：中科院合肥物質科學研究院 楊良保研究員

報告題目：高靈敏毒品SERS檢測方法研究

　　楊良保研究員的報告從增強晶片的關鍵科學問題和技術研究思路講起，介紹了其課題組基於SERS技術而進行的可攜式毒品快速檢測體系研究。據悉，經過多年的研究和積累，其課題組已經成功開發了涉毒案件現場樣品前處理模塊，研製了基於貴金屬納米材料的SERS增強晶片，建立了常見毒品毒物SERS光譜資料庫，並進行了智能識別與光譜儀系統的集成，實現對了人體唾液、尿液和毛髮毒品的快速檢測與鑑定，為各類涉毒案件的快速處置提供 SERS 解決方案、技術與設備支撐。

報告人：中科院蘇州納米所 趙志剛研究員

報告題目：氧化鎢基SERS材料的結構調控

　　探索新型、高性能的非金屬基底一直是SERS技術中最重要的研究方向之一，尤其近年來半導體化合物被證實具有SERS活性，其豐富的種類與化學組成引起人們極大的興趣。通常認為金屬材料中以電磁增強為主，而半導體化合物表面化學增強則起決定作用。正因為機制不同，半導體材料用作SERS基底的設計應遵循完全不同於現有的貴金屬材料的研究理念。趙志剛研究員通過半導體氧化物中的氧缺陷、表面修飾、填隙離子插入等組成結構調製方式實現了其SERS性能的大幅提升。

　　截至11月4日，第二十屆全國光散射學術會議的日程已過三分之二，SERS分會場的報告也已經進行了大半。除了以上老師的報告之外，中山大學李攻科教授等也帶來了精彩的分享，由於篇幅的原因，在此就不再詳細介紹。

　　作為拉曼光譜領域「炙手可熱」的研究課題，SERS的研究群體不斷擴大，發表的論文數量持續增長，近年來的研究方向和角度也呈多樣化發展，這是學術界可喜的事情。但是，大家還必須認識到，目前SERS的機理研究及實際應用還存在不少問題，學術界的高產出如何更好提升和推動應用領域的實戰是值得大家共同思考的話題!