紫外光引发还原制备金溶胶及其SERS活性的研究

文章报道了一种用紫外光引发还原制备金溶胶的新方法,其还原过程经历了自由基机理。用紫外可见光谱观察了不同反应时间溶胶状态的变化。结果表明,光照反应2h时明显出现金溶胶粒子,7h后氯金酸基本转化完毕。同时,研究了稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的加入对还原过程的影响,结果表明,PVP的加入不仅稳定了溶胶,而且降低了反应速率。用SEM观察了溶胶粒子聚集体的形貌。最后以1,4-bis(4-vinylpyridyl)phenylene为探针分子研究了这种溶胶的SERS活性。     

SERS在标记免疫检测中的应用

标记免疫分析 ,是将多种标记示踪技术的高度灵敏性和医学免疫抗原抗体反应的高度特异性相结合的产物 ,因此具有极良好的微量分析效果 ,是生物活性物质分析方法上的新领域。2 0世纪 70年代中后期 ,表面增强拉曼散射 (SERS)效应的发现与证实 ,给拉曼光谱的研究应用注入了新的活力 ,特别是在生物医学领域 ,SERS被大量应用。文章综述了SERS应用于标记免疫分析的研究状况 ,将已有的研究成果进行了系统阐述和归纳 ,并简要介绍本实验室在这方面做的一些工作     

金纳米空球的合成及其SERS效应

本文利用非晶硒溶胶作模板合成了金纳米空球,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及拉曼光谱对其进行了表征,结果显示,所得到的金纳米空球呈多晶结构,粒径约为150 nm,壳层厚度约为25 nm,表面为颗粒状金原子团簇;将金纳米空心球组装到玻碳电极表面,以SCN-作为探针分子,初步探讨了金纳米空球的SERS效应,表明其具有较强的SERS活性。     

纳米银溶胶的制备及利用其SERS效应检测BPA的研究

制备了银溶胶作为表面增强活性基底,以此为基础详细研究了BPA的表面增强拉曼光谱(SERS)。研究了促凝剂氯化钠的加入对增强效果的影响。实验结果表明,当BPA乙醇溶液的浓度低至10-7g/mL时,依然可以得到明显的SERS信号。此方法操作简便快捷,无需对样品进行预处理,在BPA的快速检测方面具有很大应用潜力。     

银溶胶SERS光谱在分析方面的应用研究

本文利用乙醇作为内标对结晶紫进行了定量分析,对最佳溶胶粒度进行了选择,并使结晶紫的检测限降至5×10~(-12)mol/l,实验中还对 KCl、乙醇等对溶胶粒度的影响进行了研究,并讨论了溶剂极性对 SERS 谱带频率的影响。通过1620cm~(-1)苯环伸缩振动频率的位移现象对结晶紫的吸附取向进行了初步探讨。     

SERS标记免疫检测研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)用于标记免疫检测是标记免疫学与SERS相结合的一门新型的研究技术。20世纪70年代,SERS现象的发现与证实给拉曼光谱技术的研究注入了新的活力。SERS因具有高灵敏度、较高选择性以及适合水溶液物质结构研究等特点,近年来已在生物医学研究领域中显示出独特的潜在应用前景。在标记免疫领域,SERS标记免疫研究更是得到了迅速的发展,成为了国内外的研究热点。文章从SERS标记免疫检测灵敏度的提高、非特异性吸附的降低、多组分检测等三方面叙述了SERS标记免疫检测的原理、特点、存在问题及最新发展。归纳了目前提高SERS标记免疫检测灵敏度的研究技术,阐述了研究中非特异性吸附带来的负面影响,简介了实验室的多组分研究工作。同时,对SERS标记免疫技术未来的研究方向与发展前景进行了展望。     

浸镀法制备SERS活性金衬底研究

研究了一种新的表面增强拉曼性金衬底的制备方法.该方法使用AuCl3水溶液,在金属铝表面浸镀金镀层从而制得金衬底.通过扫描电子显微镜观察到铝基底表面的金镀层呈岛状分布,且其平均粒径约为80 nm.分别检测到吡啶和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）两种探针分子在金衬底上的SERS谱.通过计算可知,该SERS活性金衬底的增强因子大于105.这种衬底在空气中放置一段时间后仍能保持较好的增强效果,说明它在空气中比较稳定.     

基于SERS标记免疫分析技术苹果中多菌灵的检测方法

多菌灵(Carbendazim,甲基-1H-2-苯并咪唑氨基甲酸酯)是一种内吸性广谱杀菌剂，广泛应用于苹果种植过程中的轮纹病和褐斑防治，若不合理使用会在苹果中残留危害消费者身体健康。采用表面增强拉曼光谱免疫分析技术(surface-enhance Raman spectroscopy combined immunoassay,SERSIA),以SERS高灵敏度和分子“指纹”图谱特性为基础，结合免疫特异选择性，实现苹果中多菌灵的微/痕量检测。制备核-分子-壳“三明治式”结构的Au@M@Ag纳米SERS材料和结合抗原的SERS免疫探针，在包被抗体的Fe₃O₄磁性纳米材料可分离功能下，实现多菌灵的特异性检测。采用透射电镜(transmission electron microscope, TEM)、紫外-可见光谱和拉曼光谱等方法对制备的材料进行表征并优化了实验参数。研究表明多菌灵浓度与标记分子4-巯基苯甲腈的2 227 cm^-1处特征峰强度值在0.5～300 nmol·L^-1范围内具有良好的线性关系，同时...     

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。     

内吞金纳米粒子的鼻咽癌细胞SERS光谱

采用内吞方法将金纳米粒子引入细胞内,测试分析单个活性CNE-1鼻咽癌细胞的常规拉曼光谱和SERS光谱,并对其进行初步谱峰归属。CNE-1细胞的常规拉曼光谱有6个主要的拉曼峰:718,1001,1123,1336,1446和1660cm-1;沉积于细胞内的金纳米粒子强烈地增强了细胞内生化物质拉曼信号,在内吞金纳米粒子的CNE-1细胞的拉曼光谱中出现了20多个SERS拉曼信号,主要拉曼峰的强度明显高于常规拉曼信号。DNA骨架振动(1026,1097,1336和1585cm-1)证明金纳米粒子通过内吞作用而进入细胞核内。结果表明,基于胶体金SERS技术可能为活性鼻咽癌细胞内生化物质的探测提供一种高灵敏的方法。     

TiO_2/石墨烯/Ag复合结构SERS实验

基于氧化物半导体的光催化特性,能够降解有机物分子,使表面增强拉曼散射基底得以重复使用。提出了银纳米颗粒有效修饰覆盖有石墨烯的二氧化钛纳米棒阵列(TiO_2/石墨烯/Ag)复合结构作为表面增强拉曼散射基底,并对其进行了实验研究。利用水热法制备了二氧化钛纳米棒阵列;采用湿法转移石墨烯和光照还原方法制备了TiO_2/石墨烯/Ag复合结构。用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子,结果表明:随着紫外光照沉积时间增加,探针分子的拉曼信号先增强后减弱;计算得到最大增强因子值约为2.6×106。此外,还对TiO_2/石墨烯/Ag复合结构的紫外自清洁特性进行了初步实验,结果表明,紫外光照射20min后,其拉曼强度下降到42.3%,具有一定的紫外清洁效果。     

银纳米粒子修饰三维碳纳米管阵列SERS实验

为了使表面增强拉曼散射(SERS)基底的三维聚焦体积内包含更多的“热点”,能吸附更多探针分子和金属纳米颗粒,以便获得更强的拉曼光谱信号,提出了银纳米粒子修饰垂直排列的碳纳米管阵列三维复合结构作为SERS基底,并对其进行了实验研究。利用化学气相沉积(CVD)方法制备了垂直排列的碳纳米管阵列;采用磁控溅射镀膜方法先在碳纳米管阵列上形成一层银膜,再通过设置不同的高温退火温度,使不同粒径的银纳米粒子沉积在垂直有序排列碳纳米管阵列的表面和外壁。SEM结果表明：在有序碳纳米管阵列的表面和外壁都均匀地负载了大量银纳米粒子,并且银纳米颗粒的粒径、形貌及颗粒间的间距随退火温度的不同而不同。采用罗丹明6G(R6G)分子作为探针分子,拉曼实验结果表明：R6G浓度越高,拉曼强度越强,但是R6G浓度的增加与拉曼强度增强并不呈线性变化;退火温度为450 ℃,银纳米颗粒平均粒径在100～120 nm左右,退火温度为400 ℃,银纳米颗粒平均粒径在70 nm左右,退火温度为450 ℃的拉曼信号强度优于退火温度400和350 ℃。     

生地当归药队煎剂的表面增强拉曼散射光谱

为揭示单味煎剂与方剂间的关系,分别测试分析了生地当归药队、单味药生地和单味药当归煎剂的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)光谱,并对其进行谱峰归属。本文主要针对存在于三种煎剂中的17个拉曼信号(538,622,732,761,835,876,959,1 145,1 245,1 276,1 326,1 402, 1 456,1 470,1 518,1 546和1 605 cm-1)进行讨论。生地当归药队煎剂SERS光谱在538,732,761,835,876,959,1 145,1 245,1 276,1 326,1 402,1 456,1 470,1 518和1 605 cm-1处,出现15个明显的拉曼信号;生地煎剂SERS光谱在538,761,835,876,959,1 145,1 245,1 276,1 326,1 402,1 470,1 518和1 546 cm-1处,出现13个明显的拉曼信号;当归煎剂SERS光谱在538,622,732,761,835,876,959,1 245,1 326和1 402 cm-1处,出现10个明显的拉曼信号。生地当归药队煎剂SERS光谱保留了和未观察到生地和当归单味煎剂的某些拉曼峰,且产生了生地和当归单味煎剂中所没有的拉曼信号(1 456和1 605 cm-1),即产生新药物成分。生地当归药队煎剂所包含的药物成分并非是生地和当归单味药物煎剂所含药物成分的简单相加。结果表明,SERS光谱可能为方剂研究提供一种高灵敏度、快速准确和操作简单的检测方法。     

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。     

基于纳米锥森林结构的表面增强拉曼散射透明器件研究

具有无损、超灵敏和实时检测优点的表面增强拉曼散射(SERS)器件具有重要研究意义。目前,针对SERS器件的大部分研究都围绕着非透明的器件展开。使用此类器件检测高浓度试剂时,激光只能从正面入射。这意味着入射激光需要穿透被测试剂分子层才能到达位于其下方的金属纳米结构表面,因此用于激发金属纳米结构表面等离子体共振(SPR)的激光能量被减弱,相应地,SERS光谱信号也被减弱;此外,SERS光谱信号因被测试剂分子层的遮挡,无法高效返回到电荷耦合元件(CCD)中,再次被大幅度减弱,甚至有可能完全无法被检测到。相比之下,如果使用透明SERS器件,检测过程中将被测试剂分子置于器件正面,激光从器件背面入射,此时高浓度被测试剂分子层对入射激光和SERS光谱信号的干扰最小。这种情况下,可以得到较好的光谱信号。通过在石英基底上旋涂聚酰亚胺(PI)层,然后通过氧等离子体对PI层进行无掩模轰击,在石英基底上自行生成纳米纤维掩模,配合反应离子刻蚀工艺(RIE)制备了石英纳米锥森林结构。之后,通过金属纳米颗粒溅射工艺,得到SERS透明器件。对于该SERS透明器件,在测试过程中,拉曼激光可从器件的正面以及背面分别入射。初步的测试结果表明,对于罗丹明6G(R6G)在10^-3~10^-6 mol·L^-1这一浓度范围内,背面入射方式收集的SERS光谱信号强度高于正面入射方式。另外,进一步研究了该SERS透明器件背面检测的一致性,得到了良好的结果,证明了其在实际生化检测中的可行性。这一工作有望扩展SERS在分析物检测领域中的应用。     

The Effect of L-Cysteine on Surface-Enhanced Raman Scattering of Malachite Green in Silver Colloids

ABSTRACT

Colloidal silver nanoparticles were prepared by a simple chemical reduction method. The effect of L-cysteine on the surface-enhanced Raman scattering activity of colloidal silver nanoparticles was investigated by using malachite green as a probe molecule. It was found that the surface-enhanced Raman scattering activity of colloidal silver nanoparticles was improved tremendously with the help of L-cysteine. The possible reasons for this enhancement effect were given. Specifically, in silver colloidal solution, no surface-enhanced Raman scattering spectrum of malachite green was observed at a relatively low concentration (≤2.5 × 10^?5 mol/L). However, well-resolved and high-quality surface-enhanced Raman scattering spectra of malachite green were successfully obtained after the addition of L-cysteine to silver colloids, and the minimum detection limit for malachite green was down to 10^?8 mol/L.     

表面增强拉曼光谱和电化学方法研究中性条件下咪唑对镍电极的缓蚀作用

利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)研究了咪唑在镍电极表面的吸附机理和吸附方式,并分别比较了镍电极在加入咪唑前后溶液中的循环伏安曲线和极化曲线,计算了其缓蚀效率。结果表明,在镍电极表面,咪唑起到了较好的缓蚀效果;在研究电位区间内所得的SERS谱图中,面内振动峰占据了主导地位,咪唑是以垂直略带倾斜的方式吸附在镍电极表面的;而N—H面内弯曲振动峰(1 173 cm-1)的出现和pH值接近中性的研究体系证明了咪唑是以中性咪唑分子的形式存在;低波数区N—Ni伸缩振动峰(214 cm-1)的出现进一步验证了咪唑通过N原子与镍电极表面略带倾斜的吸附方式。     

应用球形和海胆状金混合SERS基底检测高环多环芳烃

合成了海胆状金银复合纳米材料,并与球形金纳米材料混合作为表面增强拉曼活性基底实现了对水中高环多环芳烃的痕量检测。对海胆状材料进行表征,粒径大小约为300～400 nm,表面有40～100 nm明显的刺状凸起。与球形金溶胶混合后并优化pH值及混合比例等参数,产生了优于球形金溶胶2～3倍的增强效果。利用此增强基底检测了危害严重的高环多环芳烃污染物——芘(四环)、苯并蒽(四环)、苯并芘(五环),得到的光谱数据反映出混合SERS基底有良好的重复性和稳定性,对测得光谱进行特征峰归属分析,固体拉曼光谱与水溶液SERS光谱有确定的对应关系,并且在低浓度范围多环芳烃特征峰峰强与其水溶液浓度有良好的线性关系。经计算,芘(四环)、苯并蒽(四环)、苯并芘(五环)的检测限分别为0.44,2.92和1.64 nmol·L-1。该研究的创新点为合成了海胆金纳米颗粒,与球形金溶胶混合后制成新型高效SERS检测基底;选用自制高效SERS基底,实现了高环PAHs痕量检测。结果表明,利用该方法制备的活性基底,可实现对水中高环多环芳烃的痕量检测,为检测水中高环多环芳烃提供了实验室依据。     

银电极表面上C60薄膜的表面增强拉曼光谱研究

在银电极表面形成一层C60薄膜,分别在乙腈溶液和水溶液中进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究并将两者进行比较,从而消除了溶液中的C60干扰表面吸附C60的SERS谱图的可能性.研究结果表明,C60分子对称性的降低导致SERS谱峰发生了分裂;表面电磁场的作用使得光谱选律在SERS效应中被拓宽,产生了新的拉曼谱峰.该结果与团簇吸附在粗糙银电极表面的C60分子的研究结果相似.与之不同的是在乙腈溶液和水溶液中的SERS谱图的低波数区内分别在348和311 cm-1左右出现一个新峰,经过分析可认为该峰与C60-金属基底的相互作用有关.     

基于“热点”效应的表面增强拉曼散射光谱研究

本文利用罗丹明6G在银胶体粒子聚集点上的表面增强拉曼光谱的强度变化,采用逐点扫描获得拉曼光谱的"Mapping"方法,获得了不同的银胶体粒子聚集点对吸附的R6G表面增强拉曼光谱强度的影响。分析了"热点"对拉曼散射的增强的作用,表明"热点"的增强强度和纳米粒子的聚集程度有关。