微腔型银修饰光纤SERS探针的制备及性能研究

提出了一种基于银修饰的微腔型光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针,采用湿法检测,将光纤SERS探针直接放入待测溶液中,以罗丹明6G（R6G）溶液为探针分子,对所制备的光纤SERS探针进行远端实验性能研究。利用氢氟酸化学腐蚀的方法制备了一种微腔型光纤结构,通过控制氢氟酸的腐蚀时间得到了一系列不同腐蚀时间、不同微腔长度的光纤结构。实验研究了光纤结构的微腔长度对光纤SERS探针性能的影响,以浓度为10-3 mol·L-1的R6G溶液为探针分子,通过不断地优化纳米银溶胶与R6G溶液的混合顺序及比例,采用裸光纤微腔结构对混合溶液进行拉曼检测,发现当混合溶液的混合顺序及比例为先后混合等体积的纳米银溶胶和R6G溶液时,此时得到的混合溶液的拉曼信号增强性能最佳。利用得到的混合溶液去寻找拉曼信号增强效果最高时光纤微腔结构的结构参数,实验结果表明,在相同的实验条件下,当光纤放入氢氟酸中腐蚀时间为5 min时,此时光纤微腔结构的拉曼信号增强效果最佳。在显微镜下测量的多组腐蚀时间为5 min的光纤,其微腔长度平均约为81 μm。对得到的光纤微腔结构,采用制备过程可控的磁控溅射技术制备了一系列银纳米薄膜/多模光纤（Ag/MMF）的复合材料。当磁控溅射时间为10 min时,获得了光纤SERS探针（Ag/MMF-10）。实验以去离子水配制了不同浓度的R6G溶液,以不同浓度的R6G溶液为探针分子,Ag/MMF-10探针的远端检测限（LOD）低至10-7 mol·L-1。该光纤SERS探针拉曼信号的再现性光谱检测中显示各个特征峰的相对标准偏差（RSD）均小于10%。同时,该光纤SERS探针对浓度为10-6 mol·L-1的R6G溶液的增强因子（AEF）可高达2.64×106。实验结果表明所制备的银修饰的光纤SERS基底具有较高的灵敏度和良好的再现性。因此,该光纤SERS探针在生物医学检测、农残化学分析等痕量检测方面有潜在的应用价值。     

大孔柚子型微结构光纤探针的表面增强拉曼散射性能研究

随着光纤制备工艺以及纳米材料制备技术的发展,光纤探针已成为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)基底,通过在普通单模光纤或多模光纤上制备不同的结构并修饰相应的纳米材料,可以得到多种类型的光纤表面增强拉曼散射探针,并实现较好的检测效果。但受限于光纤本身的结构,普通光纤仅能利用端面或侧表面提供拉曼检测的“热点”区域,限制了其SERS性能的进一步提高。因此制备了大孔柚子型微结构光纤(MSF)表面增强拉曼散射(SERS)探针,其中大孔柚子型MSF SERS探针结构通过一段阶跃多模光纤与柚子型微结构光纤熔接制得。实验分别对自制的纳米银溶胶基底以及大孔柚子型MSF SERS探针的SERS性能进行检测。采用溶胶自组装法制备负载银纳米颗粒的MSF SERS探针,通过控制自组装时间制备不同光纤SERS探针(Ag/MSF-x,其中x为自组装时间,分别为15、 30、 45、 60 min)。采用溶液检测方法,利用Ag/MSF-x探针对10^-3 mol·L^-1的亚甲基蓝(MB)探针分子进行检测,通过比较相同条件下的增强效果筛选得到Ag/MSF-45探针。为进一步检...     

结晶紫在银溶胶表面SERS增强因子的计算

通过硝酸银和柠檬酸钠的还原反应制备了纳米银溶胶,利用UV-Vis吸收光谱,ξ电势,透射电镜(TEM)对制备的银溶胶进行了表征.以结晶紫分子作为探针,研究了结晶紫在银溶胶粒子表面吸附的特点,并利用结晶紫的吸附等温线计算出表面增强拉曼(SERS)增强因子.实验结果表明在不加聚沉剂的条件下,银溶胶仍然具有较高的SERS活性.     

纳米银沉积在不同基底上的表面增强拉曼效果

采用化学还原法制备了花状纳米银凝胶溶胶,沉积在硅片、二氧化钛薄膜、玻璃上,制备得到了AgNP@Si,AgNP@TiO_2,AgNP@G 3种表面增强拉曼基底。以罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了3种基底的表面增强拉曼效果,重复性及均匀性。AgNP@TiO_2和AgNP@Si的检出限为10~(-8) mol·L~(-1),而AgNP@G的检出限为10~(-7) mol·L~(-1),AgNP@Si的重复性和均匀性最优。结果表明,AgNP@Si的SERS增强效果最佳,并具有制备简单,重复性和均匀性好等优点。     

二维银球腔阵列的制备及其在SERS检测中的应用

以密堆积的700 nm单分散聚苯乙烯微球为模板,采用多电流阶跃方法制备了不同深度的二维有序微/纳尺度银球腔阵列。通过扫描电子显微镜,反射紫外对球腔形貌及表面等离子体共振进行了表征,以对氨基苯硫酚及罗丹明6G为探针分子进行了表面增强拉曼光谱(SERS)的研究。结果表明,通过控制电化学沉积的条件可以实现对球腔形貌的控制。以该种球腔阵列作为SERS基底,其增强因子可达107,并具有良好的信号重现性,信号间相对标准偏差小于8%。该基底用于对罗丹明6G的定量检测,检测限可达0.1 ng·mL-1。     

双金属锥形光纤表面增强拉曼散射探针拉曼增强特性

为了提高金属纳米粒子在光纤表面的富集密度,同时提高光纤表面增强拉曼散射(SERS)复合结构拉曼增强特性的稳定性,提出一种双金属(金和银)锥形光纤SERS探针结构。首先,采用化学还原法制备出形貌均一的金银纳米粒子;然后,采用光诱导的方法实现双金属在锥形光纤上的富集。制备的光纤SERS探针表现出良好的实验效果：对罗丹明6G(R6G)检测到的最低浓度低至10^-10 mol/L;增强因子为2.07×10⁸;相较于单金属银光纤SERS探针,双金属样品的稳定性提高了7倍(96 h后)。     

金纳米粒子的制备及其表面增强拉曼散射效应的研究

采用多巴胺化学还原法制备了分散性良好的纳米金溶胶,并检测了其作为表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)基底的性质。粒度和透射电子显微镜测试结果表明金溶胶为平均粒径30nm左右的球形颗粒,并且紫外-可见特征吸收峰出现在520nm,为典型的金纳米颗粒特征吸收峰。以罗丹明6G(R6G)为探针分子证明了金溶胶良好的SERS增强效果,用金溶胶对除草剂敌草快(DQ)进行检测,最低检测限可达1×10-7 mol/L。结果表明所制备的金溶胶具有良好的表面增强拉曼散射活性。     

高灵敏光纤SERS基底的性能研究

由于光纤长度可控以及其独特的光学性能使得光纤SERS基底的检测灵活简单，在本研究中，采用油水分离的实验方法在光纤端面上修饰了银纳米颗粒，证明了该方法可以制备光纤SERS基底并有效增强拉曼信号。我们将结晶紫溶液作为分析物对制备的SERS光纤基底进行了表征，并对光纤SERS基底的均匀性、灵敏度和稳定性三个方面进行了研究。在实际应用中，使用光纤基底对罗丹明6G和农药中间体合成中广泛使用的4-氨基苯硫酚进行了检测。这些实验结果证明了自组装法为光纤SERS基底的制备提供了可行思路。     

多环芳烃的表面增强拉曼光谱探测与分析

首次实现了以参数优化的金溶胶为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底探测水中痕量的多环芳烃。采用化学还原法制备不同颗粒大小的金溶胶,实验确定了632.8 nm激发光下的最优金纳米颗粒的平均粒径为(32±3) nm,并以此金溶胶为基底,探索pH值对多环芳烃增强效果的影响,发现pH=13效果最佳,与pH=6相比谱线绝对强度提高约20倍。以粒径为(32±3) nm,pH=13的金溶胶为活性基底对不同浓度萘、菲、芘溶液进行了SERS光谱探测,探测到的最低浓度分别为20,4和4 nmol·L-1,特征峰强与浓度呈线性关系,线性拟合相关系数均在0.985以上,三者混合溶液的SERS光谱可清晰分辨出各自的特征峰。结果表明,该实验所采用的SERS活性基底灵敏度较高,具有广阔的应用前景。     

电解法制备纳米银溶胶及其SERS活性研究

分别用柠檬酸三钠溶液、硝酸银和聚乙烯醇混合液作为电解液,用银棒作为电极,加上7 V直流电压,通电1 h,用电解方法得到了纳米银溶胶。为测试该纳米银溶胶是否具有表面增强拉曼散射1(SERS)活性,选用了阳离子型分子碱性品红(Fuchsine basic)、亚甲基蓝(Methylene blue),阴离子型分子苯甲酸(Benzoic acid),甲基橙(Methyl orange)、中性分子吖啶橙(Alcidine orange)、苏丹红(Sudan red)作为测试分子,进行SERS研究,结果发现用两种电解液制备的纳米银都具有很强的SERS活性,但用硝酸银和聚乙烯醇混合液作为电解液制备的纳米银溶胶具有更广泛的SERS 活性。在该方法制备的纳米银上,得到了在常规方法制备的胶态纳米银上及用柠檬酸三钠溶液作为电解液制备的纳米银上得不到的甲基橙分子的SERS谱,对可能的原因进行了讨论。     

蜈蚣草孢子囊元素组成的X射线光谱分析

砷超富集植物蜈蚣草具有超强的砷吸收和富集能力,生物量大,被认为是修复砷污染土壤的理想植物材料.基于砷超富集植物蜈蚣草的植物修复技术已经推广应用到了我国20多个污染区的土壤修复实践中.目前所报道的所有蜈蚣草均具有砷超富集能力,并且该特性能够得到稳定遗传.蜈蚣草是如何通过仅仅几十个微米的孢子将这种砷超富集能力传递给下一代?...     

The photodegradation of cadmium yellow paints in Henri Matisse’s Le Bonheur de vivre (1905–1906)

Evidence for the alteration of the yellow paints in Henri Matisse’s Le Bonheur de vivre (1905–1906, The Barnes Foundation) has been observed since the 1990s. The changes in this iconic work of Matisse’s Fauvist period include lightening, darkening, and flaking of the yellow paints. Handheld X-ray fluorescence (XRF) and multispectral imaging surveys reveal that the degradation is confined to cadmium yellow (CdS) paints. The discoloration of cadmium yellow paints in Impressionist, Post-Impressionist and early modernist work from the 1880s through the 1920s has been ascribed to the photo-oxidative degradation of CdS. Preliminary investigations of the degraded yellow paints in this work involved Cd L_III-edge X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy (XANES) at the Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL Menlo Park, California) and Scanning Electron Microscopy-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDS) at the Winterthur Museum Scientific Research and Analysis Laboratory. To determine if the visual changes in the paints did in fact indicate photo-oxidative degradation and if different chemistries could be observed for the lightened versus darkened regions, synchrotron radiation-micro Fourier Transform InfraRed (SR-μFTIR) spectroscopy, X-ray Fluorescence (SR-μXRF) mapping and micro X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy (μXANES) mapping at the Cd L_III-edge of the altered paint cross-sections were carried out at the European synchrotron radiation facility (ESRF, Grenoble, France) beamline ID-21. The goal is to elucidate the discoloration mechanisms observed in the paint using elemental and speciation mapping. The μXANES mapping and SR-FTIR imaging showed a substantial enrichment of CdCO₃ in the off-white surface crust of the faded/discolored CdS paint. This suggests that the CdCO₃ is present as an insoluble photodegradation product rather than solely a paint filler or starting reagent. Additionally, oxalates and sulfates were found to be concentrated at the alteration surface.     

电感耦合等离子体质谱法研究乌梁素海上覆水-沉积物-植物-鱼体系中重金属的分布和评价

重金属污染已经成为全球性问题,由于其毒性、持久性和在食物链中的生物富集特点,对水生环境构成严重威胁。本研究选取乌梁素海为研究区域,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定、分析了该湖泊中上覆水、沉积物、龙须眼子菜、芦苇和四种鱼类样品中重金属的含量,以探究其空间分布、富集特征、风险评估和可能的来源。结果表明：(1) Cr,Ni,Cu,Mn,Pb和Zn的平均含量大小顺序为：沉积物>龙须眼子菜（沉水植物）>芦苇（挺水植物）>鱼类>上覆水;但是上覆水中As的浓度高于芦苇和鱼类。芦苇中Cd的含量几乎是普通植物的50倍,且鱼类中Cd的含量是中国允许标准阈值的3.3倍。因此,推测Cd可能通过食物链生物累积对鱼类和人类的健康造成潜在危害。(2) 在沉积物中,As和Cd属于中度严重的富集程度。龙须眼子菜具有较高的生物富集因子(BCF)和较低的生物-沉积物积累因子(BASF),表明该物种更有可能从上覆水中积累重金属,并可以作为超积累植物去除乌梁素海的重金属。(3) 沉积物中的Er_i和R_I值表明,Cd具有相当高的生态风险,可能对周围环境产生高风险。由于湖泊的入口、出口处及西北部重金属污染程度较高,因此应被当作金属污染监测和管理的优先区域。(4) 重金属源解析结果表明,Zn和Cd是来自采矿和工业废水,而As与农业的面源污染有关。本研究结果可为改善水环境质量、减少重金属污染对乌梁素海和黄河水质管理带来的风险提供重要信息。     

软X射线激光用自支撑Zr滤光膜的制备及测量

 利用直流磁控溅射方法制备了质量厚度为200 μg·cm^-2，直径为20 mm的自支撑金属Zr滤光膜。用同步辐射光源和紫外可见分光光度计分别测量了滤光膜在软X射线和可见光波段的透射率，用俄歇电子能谱（AES）分析了膜中的元素含量。结果表明:Zr膜在13.9 nm波长的透射率达19%， 对可见光的抑制性能达43 dB。杂质、膜层氧化及表面污染是影响滤光膜软X射线光谱透射率的主要因素。     

新型超快探测器性能研究

 为提高强g 场超快辐射探测器抗信号堆积的性能，可采用BaF₂（La）与快的光电器件组合的技术途径。用同步辐射闪烁荧光衰减谱仪和X光激发发射谱仪测量了国产不同掺La浓度的BaF₂晶体抑制快慢成分之比，探讨掺La对抑制慢成分的机理，研究了BaF₂（La）抗辐照性能。并用同步辐射测量BaF₂（La）与GD40Z光电管组成超快辐射探测器的快慢成分抑制比。     

GaAs(100)表面硫钝化的新方法:CH3CSNH2/NH4OH处理

建立了一种硫钝化GaAs(100)表面的新方法,即CH₃CSNH₂/NH₄OH溶液处理,应用同步辐射光电子能谱(SRPES)和X射线光电子能谱(XPS)表征了该钝化液处理的n-GaAs(100)表面的成键,特性和电子态.结果表明,经过处理的n-GaAs(100)表面,S既与As成键也与Ga成键,形成S与GaAs的新界面,并且Ga和As的氧化物被移走,这标志着CH₃CSNH₂/NH_{4关键词：}     

X-ray absorption near edge structures (XANES) in simple and complex Mn compounds

The X-ray Absorption Near Edge Structures (XANES) of Mn compounds at the Mn K-edge have been measured with high resolution at the Frascati Synchrotron Radiation Facility “PULS”. Molecular effects, such as “shape resonances”, have been identified in molecular complexes. Experimental evidence of solid state (or long-range order) effects have been found in spectra of simple oxides.The application of XANES for determining the local structure and chemical bonding of Mn ion in unknown compounds is discussed.     

Meeting Report: Third Italian-Australian Workshop on Spectroscopy and Imaging with Synchrotron Radiation

The third Italian-Australian Workshop on Spectroscopy and Imaging with Synchrotron Radiation (IAW) was held at the Australian Synchrotron on April 14, 2007, and was the first scientific meeting held there. Previous workshops have been held in Trieste (2005) and Lorne, Victoria (2003). Indeed, when the first meeting was held, the Australian synchrotron was an idea and now it is a reality.     

同步辐射X线光刻

X线光刻是未来亚微米应用的重要微光刻技术、近年来,同步辐射X线光源的应用是技术上一个重要发展,本文叙述了同步辐射X线光刻在微电子技术未来发展中的作用、现状及其基本技术问题。并介绍了我国同步辐射X线光刻的发展情况。     

木蜡油涂饰对檀香紫檀易混树种的红外光谱影响分析

卢氏黑黄檀和染料紫檀木材特征与檀香紫檀相似,特别是两者经过加色精的木蜡油涂饰后,用肉眼很难与珍贵的檀香紫檀分辨。市场上销售的很多红木家具为了达到防腐、防尘、防开裂的性能以及提高红木表面光泽度和显现珍贵木材的纹理,大都进行了木蜡油表面涂饰加工,因而只研究木材本身的鉴别不能满足市场需求。借助红外光谱（FTIR）结合二阶导数红外光谱（SDIR）和二维相关红外光谱（2D-IR）技术,对经过木蜡油涂饰的檀香紫檀（Pterocarpus santalinus）、染料紫檀（P.tinctoricus Welw）和卢氏黑黄檀（Dalbergia louuelii）进行了红外光谱分析。通过打磨-涂底油-打磨-涂面油-干燥的涂饰工艺对3个树种进行表面涂饰。分别取3个树种素材的木粉和经过表面涂饰的木材表面的木粉进行FTIR,SDIR和2D-IR三级鉴别分析,同时测定了木蜡油的FTIR谱图。结果表明：(1）木蜡油FTIR谱图在2 925,1 733,1 465和1 378 cm-1较强的特征峰出峰位置与3个树种木材本身的出峰位置基本重合,且在2 854 cm-1处归属于亚甲基C-H对称伸缩振动,1 233 cm-1处归属于羧基C-O伸缩振动,729 cm-1处归属于长链的亚甲基C-H弯曲振动的特征峰在涂饰后三种样品的FTIR谱图中有相同的体现,说明木蜡油涂饰未对3个树种红外谱图的特征峰产生影响;3个树种表面涂饰前后FTIR谱图的相关系数同时可以对木蜡油涂饰未对3个树种的特征峰产生影响进行佐证;(2）FTIR谱图在1 595,1 060和836 cm-1处可以将染料紫檀与檀香紫檀和卢氏黑黄檀两个树种区分开;SDIR谱图可以在1 551 cm-1将卢氏黑黄檀区分开,并能进一步对染料紫檀的特征峰进行验证;在2D-IR光谱中,在1 425~1 800和850~1 300 cm-1两个波段范围,檀香紫檀的自动锋明显区别于其他两个树种,在1 250 cm-1处归属于醚类化合物的吸收峰可以将檀香紫檀区分开。目前红木识别主要利用木材解剖方法,表面涂饰大多集中在木材材色变化研究。借助红外光谱技术,最终利用各个树种和木蜡油在红外光谱谱图中不同的特征峰体现的官能团差异直接推测特征成分的含量差异,无须测定其特征成分的具体物质,进而实现准确、快速地把经木蜡油表面涂饰的檀香紫檀及与其易混淆的染料紫檀和卢氏黑黄檀区分鉴别。