金纳米颗粒阵列基底的化学置换制备及其表面增强拉曼散射特性研究

表面增强拉曼(SERS)作为一种分析手段,具有高灵敏度、高选择性、高重复性、非破坏性等优点,在过去的几十年中,被广泛应用在成分检测、环境科学、生物医药及传感器等领域。其中以金、银等贵金属纳米颗粒薄膜在表面增强拉曼(SERS)活性基底方面得到了更为广泛的应用。SERS技术一个关键的因素是如何制设计并备具有大面积、高增强能力及高重复性、可循环使用的SERS基底。通常,贵金属纳米颗粒规则阵列结构的单元颗粒电磁增强特性及其颗粒间的电磁耦合增强特性的综合作用可大力提升SERS基底的探测性能。然而,利用传统微纳米加工方法如光刻、电子束光刻等方法制备得到的贵金属纳米阵列结构的表面粗糙度不够理想。结合光刻与化学置换方法制备金纳米颗粒四方点阵列孔洞结构,并研究其作为SERS基底的电磁增强特性。具体研究利用光刻法在硅衬底上制备了规则排列的四方点阵列孔洞结构,用磁控溅射在其表面镀上金属铁膜;接着在衬底上旋涂浓度为1.893 8 mol·L-1的氯金酸液膜,在孔洞内铁和氯金酸发生置换反应,进而孔洞生成金纳米颗粒,最终得到金纳米颗粒四方点阵SERS活性基底。采用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子测试不同金纳米颗粒阵列结构基底的SERS谱。实验结果表明,随着化学置换反应时间的延长,金纳米颗粒排列更加紧凑有序,SERS谱增强性能更好。     

有机半导体-纳米银复合基底的制备及其在表面增强拉曼光谱中的应用

工业染料的大规模生产和广泛应用给地球生态带来了相当大的影响，对水环境污染非常严重，而传统色谱和光谱工具难以检测到微弱的光谱和化学信息，因此开发便携快速的检测技术至关重要。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种与纳米技术相结合的新型分析技术，可以实现单分子量级化学物质的检测，但潜力容易受到SERS基底的增强能力、稳定性等普适性问题限制。研究提出了一种简单而通用的策略，制备了一种基于疏水性有机半导体双(二氰基亚甲基)-封端-二噻吩并[2,3-d; 2’,3’-d]苯并[2,1-b; 3,4-b’]-二噻吩(4CN-DTmBDT)薄膜为衬底的新型SERS复合基底。首先通过旋涂法制备有机半导体衬底，该π共轭有机半导体具有分子结构可控、生物相容性、光电特性可微调、成膜形态参数可控等优势，衬底表面具有疏水性使纳米银粒子(AgNPs)在其表面形成紧密咖啡环，制备有机半导体-纳米银SERS复合基底，探究基底拉曼信号的增强效果。同时提出了一种该有机半导体与纳米银粒子的协同增强机制，并对增强能力与增强机理进行了相关研究。结果表明，紧密咖啡环的形成减小了银纳米颗粒之间的空间，检测时通过浓缩分析物，从而增强了热点...     

罗丹明6G在银纳米线阵列上的SERS光谱研究

制备出有序、均匀的活性衬底一直足表面增强拉曼散射(SERS)研究中的关键.阳极氧化法制备的多孔氧化铝膜的结构有序、均匀,为纳米金属SERS基底的制备提供了模板.以沉积了银的多孔氧化铝组装体为衬底,研究了罗丹明6G(Rh6G)分子的表面增强拉曼散射光谱.结果表明,沉积了银的多孔氧化铝模板是很好的SERS衬底,Rh6G分子在此衬底上的SERS谱强度与银纳米线在表面的显露高度有关,而其拉曼频移未受表面状态的影响,而PO43-离子的存在使SERS强度得到很大提高.     

DNA模板自组装正电荷纳米金基底的增强SERS效应

本文将合成的直径为10 nm的正电荷金纳米颗粒通过静电作用高密度自组装到带负电荷的长链λ-DNA分子上, 形成了高密度的具有纳米间隙的金纳米颗粒网络结构。研究了孤立的金纳米颗粒和所自组装的金纳米颗粒-DNA复合材料作为表面增强拉曼散射(SERS)基底的活性。原本对SERS信号响应较弱的10 nm直径的金纳米颗粒, 在自组装到DNA上形成具有纳米间隙的金纳米颗粒网络后, 产生了均匀、一致、强烈的SERS增强响应。我们利用用该基底对罗丹明G(R6G)、吡啶(Py)和对巯基苯胺(4-ATP)等不同类型的小分子化合物进行SERS检测的结果表明, 此方法制备SERS基底产率高、均一, 具有较好的SERS增强效果好, SERS信号稳定性和重复性相对常规孤立的金纳米颗粒SERS基底有很大提高。     

表面增强拉曼散射(SERS)衬底的研究及应用

表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)是通过吸附在粗糙金属表面或金属纳米结构上的分子与金属表面发生的等离子共振(SPR)相互作用而引起的拉曼散射增强现象,是一种高灵敏的探测界面特性和分子间相互作用的光谱手段。文章归纳总结了近年来常用的SERS衬底的制备方法(溶液中的金属溶胶(MNPs in suspension)、 金属纳米粒子的自组装(self-assembly)、 模板法(Template method)和纳米光刻法(Nanolithographic)等;综述了这些衬底的表面增强拉曼特性;着重介绍了SERS增强在环境监测和生物医学应用上的最新国内外研究动态。目前已经能够实现增强因子高、 可靠性好、 重现性强的SERS衬底的可控制备,表明SERS可以作为一种高性能的分析探测工具,充分实现其潜在应用价值。     

脱金属硫蛋白吸附在粗糙金表面的表面增强拉曼光谱

利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了金属硫蛋白(MT)与脱金属硫蛋白(apo-MT)在粗糙金表面的吸附行为。结果表明:MT通过氨基与金作用;apo-MT与金的作用位点受制备方法影响:在溶液中预制的apo-MT通过半胱氨酸残基的巯基与金结合,在金表面制备的apo-MT通过氨基和巯基与金结合。SERS更适合于研究MT的结构特征。     

单晶金微米片的电磁场增强及伴随的SERS效应

我们通过SERS的方法研究了单个金微米片表面不同区域的电磁场增强。首次对单个金属粒子采用拉曼区域成像的方法为电磁场增强提供了直接的实验证据。用结晶紫作为探针分子,通过对金微米六边形及截断的金微米三角形的SERS研究,直接证明金属粒子的边和角比面的电磁场增强更强。排除分子吸附、杂质干扰、晶体缺陷、表面活性剂等因素的影响,最后得出金微米片上电磁场增强的强弱顺序是角#边#面。     

钴钯铂的表面增强喇曼散射效应研究

利用天线共振子模型对钴钯铂的表面增强喇曼散射特性进行了计算和分析, 计算结果表明钴钯铂的增强分别为1、≤4、2～4, 实验测量的最大增强分别为≤5、105和140, 在考虑化学增强的情况下, 理论同实验是一致的; 在经氧化还原过程处理的钴钯铂片上做了核酸碱基胞嘧啶的SERS谱, 结果反映三种衬底上的SERS谱强弱不同, 以铂最大, 钴最小, 而且, 三种衬底对于胞嘧啶各振动模式的增强基本一致.     

巯基苯甲酸在电化学沉积的金/银薄膜表面的吸附行为

通过表面增强拉曼散射(SERS)技术和密度泛函理论(DFT)研究对巯基苯甲酸自组装在电化学沉积的金和银薄膜表面的吸附行为.结果表明电化学沉积的金和银薄膜是良好的SERS活性基底. 通过对巯基苯甲酸的SERS光谱分析和DFT理论计算,以及表面选择定则,得到了对巯基苯甲酸主要通过羧基自组装在电化学沉积银膜表面,并且苯环表面可能和银表面有一倾角,对巯基苯甲酸主要通过硫原子和金表面相互作用,并且苯环平面可能和金膜表面有一个倾角     

非常规条件下的SERS效应

关于表面增强Raman散射效应的研究大体上分为两类：一类是关于不同的吸附分子，一类是关于不同的衬底材料。比较容易观测到表面增强Raman散射效应的分子大都是一些含有π键，孤电子对和环结构的分子。而具有饱和结构的分子则难于观察到表面增强Raman散射效应。表面增强Raman散射效应使用的衬底材料主要是Ag，Au和Cu，其他如Pt，Pd，CA，Co等金属上也有弱的表面增强Raman散射效应。本文介绍“非常规”吸附质和衬底条件下的SERS现象。     

SERS activity of Au nanoparticles coated on an array of carbon nanotube nested into silicon nanoporous pillar

A novel composite structure, Au nanoparticles coated on a nest-shaped array of carbon nanotube nested into a silicon nanoporous pillar array (Au/NACNT/Si-NPA), was fabricated for surface-enhanced Raman scattering (SERS). The morphology of the Au/NACNT/Si-NPA composite structure was characterized with the aid of scanning electron microscopy, X-ray diffraction instrumentation and Transmission electron microscopy. Compared with SERS of rhodamine 6G (R6G) adsorbed on SERS-active Au substrate reported, the SERS signals of R6G adsorbed on these gold nanoparticles were obviously improved. This was attributed to the enlarged specific surface area for adsorption of target molecules brought by the nest-shaped CNTs structure.     

An effective surface-enhanced Raman scattering template based on gold nanoparticle/silicon nanowire arrays

A large-scale Si nanowire array （SiNWA） is fabricated with gold （Au） nanoparticles by simple metal-assisted chemical etching and metal reduction processes. The three-dimensional nanostructured Au/SiNWA is evaluated as an active substrate for surface-enhanced Raman scattering （SERS）. The results show that the detection limit for rhodamine 6G is as low as 10-7 M, and the Raman enhancement factor is as large as 105 with a relative standard deviation of less than 25%. After the calibration of the Raman peak intensifies of rhodamine 6G and thiram, organic molecules could be quantitatively detected. These results indicate that Au/SiNWA is a promising SERS-active substrate for the detection of biomolecules present in low concentrations. Our findings are an important advance in SERS substrates to allow fast and quantitative detection of trace organic contaminants.     

银纳米有序阵列SERS活性基底的制备及在膀胱肿瘤细胞检测中的应用

以多孔阳极氧化铝(porous anodic alumina,PAA)膜为模板,采用真空电子束蒸镀技术,分别在PAA多孔层以及阻挡层表面形成了银纳米孔和银纳米帽有序阵列表面增强拉曼散射(surface-enhancedRaman scattering,SERS)活性基底,并以膀胱肿瘤细胞作为分子探针,测试和分析了这两种SERS活性基底的表面增强拉曼光谱的特性。结果表明,两种SERS活性基底对膀胱肿瘤细胞的拉曼散射信号均有很好的增强作用。银纳米帽有序阵列SERS活性基底不仅具有较高的SERS增强和荧光猝灭效应,而且不存在与PAA膜中草酸根杂质相关的干扰峰,可获得膀胱肿瘤细胞拉曼散射光谱的更多细节信息。     

一种新型的通用的SERS基底-核壳结构纳米子

为了进一步来提高SERS基底和分子的普适性,本文采取了一种"借力"的方法,设计合成了金核过渡金属薄壳(Au@Pd,Au@Pt,Au@Ni,Au@Co)的核壳结构纳米粒子,借用底层高SERS活性的金核强的电磁场来增强过渡金属表面吸附分子的SERS信号,使得过渡金属表面的增强因子可达104-105。系统地开展了不同壳层厚度及相同壳层厚度下金核大小对SERS活性影响的研究,发现随着壳层厚的增加SERS活性迅速衰减,而且当金核为120-140 nm时可以得到最强的增强。     

覆银银电极上哌啶分子的表面增强拉曼散射研究

通过改进电极修饰方法,在粗糙银电极上沉积银纳米颗粒,得到了哌啶分子吸附在覆银银电极上的高质量SERS谱,并研究了电位对哌啶分子在这种覆银银电极上SERS光谱的影响。实验表明,沉积有银纳米颗粒的粗糙银电极是一种新的高效SERS活性基底,分析并解释了覆银银电极能产生极强的增强效应的可能原因。     

表面增强拉曼活性基底制备方法研究

本文报道了目前表面增强拉曼活性基底的制备方法、研究进展和应用前景。     

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。     

Facile fabrication of SERS-active substrates based on discarded silver compact disks

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) as a powerful analytical tool has gained extensive attention. Despite of many efforts in the design of SERS substrates, it still remains a grand challenge for creating a general substrate by a simple and low-cost way. Herein, we report our attempt to address this issue by fabricating SERS-active substrates based on discarded silver (Ag) compact disks (CDs). The revealed Ag layer on the CDs after removing its protective film can be used as SERS substrate directly and exhibited a good SERS activity. The Ag CDs was further roughened by electrochemical oxidation-reduction cycle in 0.1 M KCl and improved its SERS activity greatly. The effects of roughened parameters on the SERS activity were investigated in detail. Moreover, a sandwich structure consisting of Ag nanoparticles, p-aminobenzenethiol and roughened Ag CDs was fabricated as an example to further enhance the SERS activity for detection in ultra-high sensitivity. These SERS-active substrates based on Ag CDs are all low-cost and allowing a “one way use”. The fabrication is also very simple and exhibits great potential for extensive application.     

Admetal-induced substrate surface restructuring during metal-on-metal electrochemical deposition studied by in situ scanning tunneling microscopy

Based on time-dependent in situ scanning tunneling microscopy (STM) studies, we demonstrate that for Ni on Ag(111) and Ru on Au(111), electrochemical metal-on-metal deposition can result in pronounced substrate surface restructuring. For Ni/Ag(111), we observe that at low deposition flux and low coverage, Ni submonolayer islands at steps are partly embedded in the Ag terraces, whereas at higher deposition flux and higher coverage, substrate restructuring results in the formation of monolayer bays in the Ag terraces. We suggest that this restructuring process proceeds predominantly via step edge diffusion of Ag atoms. For Ru/Au(111), the formation of fjords and monolayer holes in the Au terraces is observed at low and high Ru coverage, respectively. The importance of the Au surface mobility for the restructuring process is demonstrated by comparing experiments in H₂SO₄ and HCl solutions, in which Au exhibits strongly different surface mobilities. For this system, restructuring involves Au diffusion along Au steps, Au atom detachment from the Au steps, and upward exchange diffusion. According to these observations and their comparison with similar findings for vacuum deposition, we conclude that this restructuring requires (i) a high substrate surface mobility and (ii) a stronger bonding of substrate atoms to deposit islands than to the substrate.     

对羟基苯甲酸在激光烧蚀法制备的化学纯银胶上的吸附行为的研究(英文)

用YAG脉冲激光器烧蚀去离子水中的Ag片,得到高分散均匀的Ag纳米胶体,通测试发现此Ag胶体系是一种非常高效的SERS活性增强基底,并对其与对羟基苯甲酸的吸附行为做了简要分析