一种新基底上的C_(60)表面增强拉曼光谱研究

利用金纳米颗粒在十八胺分子的LB膜上自组装得到了一种新的表面增强拉曼光谱(SERS)活性基底。以C60分子作为这种新基底的探针分子,得到了高质量的C60SERS光谱。不但C60的振动模式增加了,而且很多模式发生了分裂,特别是一些禁戒的模式也出现在光谱中,这说明这种新基底是一种非常高效的活性基底。C60分子在新基底上的增强机制可能来自"热点"增强。     

(Au-Probe)@SiO_2单层纳米粒子膜制备及表面增强拉曼光谱研究

表面增强拉曼光谱(SERS)因其高达单分子检测的表面灵敏度而广受青睐,其增强机理主要包括电磁场增强效应(EM)和电荷转移增强(CT)。通常,前者占主导作用,且局域电磁场可极大地增强表面吸附分子的拉曼信号。而介质通常对局域电磁场和EM增强有一定影响,从而影响SERS检测,通过壳层隔绝纳米粒子(SHINs)可避免介质与SERS增强源间的直接接触。但迄今为止,几乎未见有关介质对其增强拉曼光谱(SHINERS)影响的研究,主要因SERS基底均匀性较差所致。制备了两种探针分子内嵌且Au核尺寸不同的核壳纳米粒子,即(55 nm Au-PNTP)@SiO_2和(110 nm Au-pMBA)@SiO_2,壳层厚度分别为3.5和4.0 nm,壳层结构连续且无针孔效应。采用液-液两相成膜法制备其单层膜,转移至固相基底上可作为SERS基底,(55 nm Au-PNTP)@SiO_2单层膜上SERS谱峰强度的相对标准偏差约为5.38%,(110 nm Au-pMBA)@SiO_2单层膜上相对标准偏差约为5.97%,其重现性及均匀性优良,符合作为SERS基底的要求。研究它们分别在空气和水两种介质中的SERS效应,结果表明Au核被致密无针孔效应的SiO_2壳层包裹,且探针分子内嵌其中,由此完全隔绝了电磁场增强源内核Au纳米粒子与介质的直接接触,当改变基底所处的环境时,其实际介质仍为SiO_2,因此在两种介质中SERS信号几乎不发生改变。内嵌探针分子的PNTP或pMBA被包裹在SiO_2壳层内,溶剂及氧气等均无法参与反应,因此探针分子未发生SPR催化反应,保持稳定的光谱特征。由此可见内嵌探针分子的SERS信号强度及光谱特征不受介质的影响,可望作为多介质环境使用的高灵敏度SERS检测以及稳定内标或标记的重要基底。     

双金属掺杂改进纳米二氧化钛的SERS性能

通过溶胶-水热法合成了Ni和Zn双金属共掺杂的TiO_2纳米粒子,并以其作为SERS活性基底对吸附在表面的4-巯基苯甲酸(4-MBA)探针分子进行了SERS研究。结果显示,吸附在Ni和Zn共掺杂TiO_2表面上的4-MBA分子展现了不同程度的SERS增强;适当比例的双金属掺杂有利于TiO_2基底对吸附分子的SERS增强。此工作将有助于进一步扩展纳米TiO_2作为SERS活性基底的研究及其应用。     

苯甲酸的羟基取代物在银纳米颗粒表面的吸附行为的研究

分别以覆银滤纸和银胶溶液中的银纳米颗粒为基底,对苯甲酸的三种羟基取代物(n-HBA,n=P,M,O)进行了表面增强拉曼散射(SERS),发现PHBA分子在覆银滤纸上的SERS光谱和银胶中的SERS光谱明显不同,而MHBA分子和OHBA分子在两种基底上的SERS光谱却很相近。分析表明这些变化都来源于分子在银纳米颗粒表面吸附行为的变化,基底的表面特性和分子的表面构型对分子在基底表面的吸附行为会产生很大的影响。     

基于半导体氧化钨W_(18)O_(49)SERS的研究

表面增强拉曼光谱(SERS)是鉴定分子物种的非常强大的工具,但不幸的是它基本上限于贵金属载体(Au,Ag和Cu)。我们报告使用非化学计量的氧化钨纳米结构,海胆样W_(18)O_(49)纳米线作为基底材料,以放大底物—分析物分子的相互作用,导致拉曼光谱特征的显著放大~([1])。丰富的表面氧空位可以带来额外的增强。据我们所知,在半导体材料中,甚至与没有"热点"的贵金属相比,其灵敏度最高。表面增强拉曼散射(SERS)效应是一种表面敏感的技术,其特征在于对于吸附在诸如粗金属的特定表面上的分子的拉曼强度增加的数量级,相对于相同数量的非金属吸附分子在溶液或气相中。     

PATP在Ag/TiO_2纳米管基底上的表面增强拉曼散射和光催化过程研究

表面增强拉曼散射(SERS)是一种超灵敏、高选择性的分析方法,越来越受到人们的关注。对巯基苯胺(PATP)由于其易吸附在大多数SERS基底表面,并可以产生极强的SERS信号,因此常被用作SERS的探针分子。二氧化钛(TiO_2)是一种目前常用的光催化剂,但是其催化效率仍有待提高。将贵金属与TiO_2复合是提高其催化效率的有效手段。本文采用电化学阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管(TiO_2NTs),并采用光化学还原方法在表面沉积了贵金属银,制备了一种同时具有SERS和催化性能的双功能基底,即银纳米粒子修饰的二氧化钛纳米管(Ag/TiO_2NTs),研究了PATP分子在该基底上的光催化过程,并与在银镜基底上的光催化过程进行了比较。我们发现,Ag/TiO_2NTs基底上的PATP在催化过程中峰强度逐渐减弱,但没有新峰的出现;而在银镜基底上PATP的峰强度随光照时间却几乎没有变化,证明了PATP分子在Ag/TiO_2 NTs上的光催化降解过程。本文还对Ag/TiO_2NTs上PATP的催化过程进行了动力学分析,结果表明PATP在该基底表面的催化反应为一级反应。     

环糊精修饰的Pickering乳液用于痕量有机物及离子的测定

表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种分子光谱,不仅能够测得分子的指纹谱图,同时由于增强基底的不断发展,极高的灵敏度和简单快速的测试过程使其在痕量快速测定及成像领域广受关注。采用环糊精作为功能性分子,通过乳化的方式得到了具有SERS增强活性的Pickeiring乳液粒子,并将其作为SERS增强基底,利用在其表面发生的催化反应,以间接法实现了对有机污染物邻苯二胺(OPD)和无机离子NO-2的快速测定。利用这种乳液粒子作为增强基底,不仅可以实现多相物质的测定,同时可以用于界面反应的原位检测,在催化机理研究中也有重要的意义。     

Au-TiO_2纳米复合基底的制备及其SERS研究

通过溶胶-水热法合成TiO_2纳米粒子,然后采用光催化还原法通过改变氯金酸(HAuCl4)水溶液浓度和光照时间等参数制备不同量Au沉积的TiO_2(Au-TiO_2)纳米复合体,并以其作为SERS活性基底对吸附在其表面的探针分子(4-MBA)进行SERS研究。与纳米TiO_2上本征的SERS增强相比,适量的Au沉积导致复合基底对4-MBA分子具有更强的SERS增强效应,4-MBA的SERS信号增强来源于贵金属和半导体的共同作用;制备复合基底的光还原时间和氯金酸的浓度对复合基底的SERS增强效应均具有重要的影响。     

铂纳米立方体的合成及其SERS活性研究

本文用氢气还原氯亚铂酸钾,以聚丙烯酸钠作表面活性剂合成了铂纳米立方体,得到的铂纳米立方体的边长约为15nm。将铂纳米立方体组装到玻碳电极表面上可以作为SERS基底。以SCN-作为探针分子,初步研究铂纳米立方体的SERS效应。从铂纳米立方体上得到的SERS信号强度比粗糙的铂电极强,这表明铂纳米立方体具有更高的SERS活性。     

表面增强拉曼光谱(SERS)技术对非标记蛋白质的研究进展

基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术在非标记蛋白质研究方面的最新进展。SERS是一个特殊的拉曼光谱现象,对于众多被吸附到粗糙金属表面上的拉曼活性分析物,可以提供增强拉曼信号(通常可以增强几个数量级)。SERS是一个灵敏的,选择性的,和通用的技术,并且可以实时、快速的对数据进行采集。因此,在基于仪器仪表技术和数据分析方法以及SERS在生物体系中的诸多优势,SERS经历了快速的发展阶段。重点介绍几个采用SERS技术对生物体系的代表性研究。某些SERS的生物应用发展比较成熟,并已经可以小范围临床应用,而有些还停留在发展的初始阶段(实验室研究阶段)。讨论了最近发展起来的几种基于SERS技术定量分析的方法, 选择不同SERS活性基底和技术(如生物分子在电极上,胶体纳米粒子,周期性图案结构和基于针尖拉曼技术)对蛋白质进行直接研究。此外,根据SERS指纹信息的变化可以用来研究蛋白质-蛋白质,蛋白质-配体间的相互作用。基于SERS技术对生物分子进行定性和/或定量分析方面显示出了相当大的优势。     

银化微孔滤膜制备及其SERS活性研究

将微孔滤膜浸入柠檬酸三钠和硝酸银混合液通过微波加热银化制得一种新型、高活性的SERS活性基底。以结晶紫为探针分子, 采用便携式拉曼光谱仪检测其SERS活性, 同时探讨浸泡时间与SERS活性的变化关系。实验结果显示, 在浸泡2~8小时区间, 基底的SERS活性随着浸泡时间的增加而增强。     

一种简单的方法制备SERS基底用于染料分子的富集、降解与检测

用一种简单的方法制备银纳米粒子, 研究了此纳米粒子作为SERS基底、吸附剂和光催化剂的多功能性。在光照条件下研究其对染料分子的光催化性能, 用紫外光谱和表面增强拉曼光谱对整个光催化过程进行动态跟踪检测, 实验结果表明染料分子光照条件下确实被催化降解了。本实验不仅合成了多功能的基底材料, 还赋予了表面增强拉曼光谱新的应用价值, 为光催化实验提供了新的动态跟踪检测方法。     

金纳米-Nylon柔性膜基底的制备及其SERS性能研究

表面增强拉曼光谱（SERS）是目前最灵敏的分析技术之一,广泛应用于生命科学、材料科学、环境科学及分析化学等领域。SERS基底的特性决定了该技术的实际应用范围,是推动该技术发展的关键,高活性SERS基底的制备已经逐渐成为SERS研究领域的热点。为了获得最佳的拉曼信号,对具有特殊特性的SERS活性基底的需求一直很大。柔性SERS基底因具有良好的柔韧性,3D支架结构和表面可控的孔径大小等独特优势,在检测化合物和细菌等方面有很好的应用价值。Nylon(尼龙)柔性膜表面具有分级及多孔交错排列3D结构的特点,将固相萃取装置与特殊材料Nylon柔性膜相结合,通过改变金纳米颗粒的附着量以及金纳米颗粒与膜结合次数,制备了高SERS活性的金纳米-Nylon（Au-Nylon）柔性膜基底。研究表明,金纳米颗粒能很好地附着在Nylon纤维上,纳米颗粒与Nylon柔性膜表面等离子共振耦合作用,形成金纳米颗粒与Nylon纤维的复合体,Au-Nylon柔性膜基底的等离子共振吸收峰发生蓝移。首次处理后的Nylon纤维与其所附着的金纳米颗粒形成新的活性截留层,有助于使再次处理时金颗粒更好地附着在柔性膜表面,产生SERS“热点”效应,提高其SERS性能。利用结晶紫（CV）作为SERS探针分子,对Au-Nylon柔性膜基底SERS性能进行分析,发现CV探针分子在Au-Nylon柔性膜基底上的SERS强度随金纳米颗粒的附着量以及金纳米颗粒与膜结合次数而变化。对于面积为1 cm2的Au-Nylon柔性膜基底,当单次过滤金溶胶1 mL,与膜结合2次,总结合量2 mL时,CV探针分子的SERS信号最强,SERS活性最强。采用Au-Nylon柔性膜基底对浓度为2.5×10-5,1×10-5,1×10-6,5×10-7及1×10-7 mol·L-1的CV溶液进行的SERS检测,发现Au-Nylon柔性膜基底对CV探针分子检测极限达1×10-6 mol·L-1,增强因子达到1.0×104。此外,Au-Nylon柔性膜基底均匀性较好,相对平均偏差为11.8%。Au-Nylon柔性膜基底在微生物检测中,仍具有良好SERS活性,对金黄色葡萄球菌的SERS增强效果优于金溶胶。由此可见,研究中制备的Au-Nylon柔性具有良好的均一性,并具有较好的SERS活性,该方法简单且易批量制备,无论在化合物检测还是微生物检测中都具有良好的实际应用价值。     

Three-dimensional noble-metal nanostructure: A new kind of substrate for sensitive,uniform, and reproducible surface-enhanced Raman scattering

Surface-enhanced Raman spectroscopy(SERS) is a powerful vibrational spectroscopy technique for highly sensitive structural detection of low concentration analyte. The SERS activities largely depend on the topography of the substrate.In this review, we summarize the recent progress in SERS substrate, especially focusing on the three-dimensional(3D)noble-metal substrate with hierarchical nanostructure. Firstly, we introduce the background and general mechanism of3 D hierarchical SERS nanostructures. Then, a systematic overview on the fabrication, growth mechanism, and SERS property of various noble-metal substrates with 3D hierarchical nanostructures is presented. Finally, the applications of 3D hierarchical nanostructures as SERS substrates in many fields are discussed.     

Rapid detection of a foreign protein in milk using IMS–SERS

A method for rapid detection of foreign protein contamination in complex food matrices is critically needed. Here we present a novel method that combines immunomagnetic separation (IMS) and surface‐enhanced Raman scattering (SERS) to detect ovalbumin (OVA), an egg white protein, added into whole milk. IMS was used to specifically capture the OVA out of the milk. Then SERS was applied to analyze the IMS eluate using silver dendrites as the substrate. Two SERS sample preparation methods, namely solution based and substrate based, were used to prepare the IMS eluate for SERS analysis. Results show both methods were able to detect 1 µg OVA in 1 ml milk (1 part per million). Based on the results of principal component analysis and partial least‐squares analysis, solution SERS was more capable of quantitative analysis, while substrate SERS was more sensitive for qualitative analysis. The total analytical time for IMS–SERS was less than 20 min, which satisfied the requirement of rapid detection in a milk processing facility. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Research on the Raman properties of NiFe/cicada wing composite SERS platform modified by silver nanoparticles

Composite structures have been widely concerned in the preparation of surface enhanced Raman scattering (SERS) substrates. In this paper, by solving the problem that the magnetic material was difficult to glow in magnetron sputtering, ferro-nickel (NiFe) alloy was deposited on the cicada wing (CW) and the NiFe/CW substrate was obtained. The results of sliver nanoparticles (Ag NPs) modified on the substrate were subsequently compared, and the SERS properties of the new Ag/NiFe/CW substrate were analyzed. Obviously, the intensity of SERS signals has been greatly improved after the modification of Ag NPs, and the substrate exhibits excellent reproducibility. The Ag NPs modified substrates were also applied to the detection of toxic crystal violet (CV) solution, which showed remarkable SERS activity. It has been proved that the strategy of modifying Ag NPs on the substrate to form a composite structure has great potential for improving the SERS performance of the substrate.     

银覆盖冠状硅柱阵列基底的制备、SERS特性分析及肿瘤标志物miRNA-106a的检测

以聚苯乙烯(PS)小球为模板,采用金属辅助刻蚀和湿法化学刻蚀技术,制备大面积冠状硅柱阵列,再原位生长银纳米粒子后得到银覆盖冠状硅柱阵列(Ag/Si CPA)基底。实验表明,制备的基底具有优良的表面增强拉曼散射(SERS)特性,电磁增强因子达到1.81×10~6。同时,将制备的罗丹明分子(R6G)标记的DNA发卡探针与基底链接,在与miRNA-106a互补杂交后进行SERS信号检测,获得相应的剂量-响应曲线。结果表明,基于(Ag/Si CPA)基底的SERS特性,开展miRNA-106a的检测,具有特异性好和灵敏度高的优势,检测范围为1 fmol·L~(-1)～100 pmol·L~(-1),检测极限为0.917 fmol·L~(-1)。此外,与实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(RT-qPCR)方法相比,不仅检测结果一致,而且基于SERS光谱技术的检测方法具有更高的灵敏度。     

全息干版银膜的制备、表征及其SERS活性的研究

报道了一种新的制备SERS基底的方法。通过对全息干版进行曝光、显影和定影,获得了具有良好稳定性的固体银膜。用紫外-可见光谱测量其表面等离子体共振吸收,发现其吸收谱线在420 nm处存在银粒子的特征吸收峰,且吸收峰具有较窄的半峰宽,这表明采用该方法制备的银膜表面分布着大小均一的银粒子。用扫描电子显微镜对其表面粒子形貌进行表征,发现银粒子分布均匀且平均粒径为100 nm左右。同时以结晶紫为探针分子测量了该银膜的表面增强拉曼光谱,结果表明该银膜具有良好的表面增强拉曼散射活性。采用这种方法制备的银膜稳定性好且易于保存,在常温下空气中放置数月,仍能保持原有的表面增强拉曼散射活性。     

Effects of solid substrate on the SERS‐based immunoassay: a comparative study

A comparative study of the solid substrates used in surface‐enhanced Raman scattering (SERS) based immunoassay is made in this paper. Five different substrates were prepared and divided into two groups with and without SERS activity. They are (1) a poly‐L ‐lysine slide, (2) a glutaraldehyde (GA)‐aminosilane slide, (3) a substrate assembled with silver nanoparticles, (4) a substrate assembled with silver nanoparticles and functionalized with GA–aminosilane and (5) a substrate assembled with gold nanoparticles, of which the first two are substrates are without SERS activity and the latter three are with SERS activity because of the existence of the metallic nanoparticles. The SERS experimental results show that the immunoassay performed on an SERS‐active substrate is more effective than that employing the inactive substrate. Among the inactive substrates, the GA–aminosilane slide with a better ability for antibody immobilization leads to a more sensitive immunoassay than the poly‐L ‐lysine slide. Moreover, for SERS‐based immunoassay, the substrate with assembled silver nanoparticles has an advantage of higher SERS enhancement capacity over the substrate assembled with gold nanoparticles. This work indicates that SERS‐active substrates play important and positive roles in sensitive SERS‐based immunoassay. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.