吸附在铂电极上茄尼醇分子的SERS研究

本文首次报道了茄尼醇分子的常规拉曼光谱 (RRS)及该分子在铂电极上的表面增强拉曼散射(SERS)谱 ,并对它的谱带进行了初步指认。从其常规拉曼光谱和SERS谱的对比和分析推断 ,茄尼醇分子是通过CC等键吸附在铂电极表面的。这种分子RRS和SERS谱的明显差异表明 ,该分子与铂电极表面发生了强的相互作用。这种相互作用对吸附在铂电极上的茄尼醇分子结构发生了很大的扰动。     

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.     

噻菌灵分子的表面增强拉曼光谱的理论研究

表面增强拉曼散射(SERS)是指当分子靠近或者吸附于基底表面时,分子的拉曼散射信号会显著增强的现象。SERS克服了常规拉曼散射信号强度比较弱的缺点,被广泛地应用在环境检测、催化化学、有机化学和生命科学等领域。本文利用密度泛函理论计算方法对农残噻菌灵分子的SERS光谱进行模拟,并探讨SERS增强机理。系统研究了噻菌灵在金团簇的吸附行为和SERS增强效应,得到金团簇在噻菌灵分子上的最佳吸附位置。利用五种吸附结构(噻菌灵-Au_n,n=1-5)对噻菌灵与金团簇的相互作用进行了理论研究,研究表明噻菌灵-Au₄最稳定。结合拉曼光谱和理论计算的结果,借助高斯软件的图形化功能,对噻菌灵分子的振动模式、普通拉曼光谱和SERS光谱进行了系统的指认。     

氯化亚锡抑制吡啶分子表面增强拉曼光谱测定中的碳化现象

碳化是表面增强拉曼光谱中难以避免的干扰现象,特别是对于活性有机和生物分子的检测。作为一种最常用的探针分子,吡啶同样也存在碳化的问题。然而,作者发现通过引入SnCl2,可以有效地抑制表面增强拉曼光谱测定中吡啶分子的碳化现象。该方法操作简单,所引入的SnCl2只在谱图低波段处出现少而易区分的特征峰,不干扰被测样品的光谱分析。有别于文献中所采用的真空、惰性气氛、低温和低激光功率等物理方法,此法是解决碳化问题的一种崭新的化学方法,可望应用于其他易碳化的有机和生物分子的表面增强拉曼光谱检测。     

对炔基苯硫酚在银纳米粒子上的SERS光谱理论研究

对炔基苯硫酚分子吸附在银纳米粒子上表现出较强的表面增强拉曼光谱(SERS)信号。本文采用密度泛函理论(DFT)对炔基在银纳米粒子上不同吸附方式以及振动光谱进行了计算分析。研究结果表明,当炔基与金属之间有相互作用时,C≡C键伸缩振动的频率红移,拉曼强度显著增强。同时也从分子与金属作用角度初步探讨了实验所观测谱线宽度增宽的现象。此外,通过含时密度泛函理论(TD-DFT)进一步研究了吸附分子与金属之间的电荷转移性质,并分析了其预共振拉曼光谱。该工作初步建立了在银表面上炔键的吸附构型与SERS光谱之间的关系。     

植酸在氧化银溶胶中的表面增强拉曼光谱

报道了植酸分子吸附在氧化银溶胶表面获得的表面增强拉曼散射(SERS)光谱。通过ab-initio/STO-3量子化学计算结果归属了植酸分子的振动模,并根据SERS光谱推测植酸分子是通过六个磷酸酯键中的四个与氧化银胶粒表面产生吸附作用。     

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。     

非水乙腈体系中CO在铂电极表面吸附的SERS研究

在非水乙腈体系中，借助LabRam Ⅰ型共焦显微拉曼系统，尝试用表面增强拉曼光谱（SERS）对作为燃料电池中毒化中间体的CO在过渡金属铂电极表面的催化氧化进行了研究，并考察了在电极电位的变化过程中CO的催化氧化与周围环境分子的相互作用。不仅观察到CO在铂金属表面的吸附和氧化，还得到溶剂乙腈分子发生解离的表面增强拉曼光谱，并对CO和CH3CN分子在铂电极上的竞争吸附进行了分析。     

噻菌灵在纳米银胶表面吸附的表面增强拉曼光谱研究

噻菌灵(TBZ)属苯并咪唑类杀菌剂,容易在水果、蔬菜及相应的果蔬饮品中形成有毒残留。基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术,从理论和实验角度系统研究了噻菌灵在纳米银胶粒子表面的吸附行为和增强效应。采用柠檬酸钠还原法制备了具有表面增强拉曼散射活性的银纳米溶胶,并对水相的噻菌灵进行了SERS光谱研究。利用TBZ-Ag₄四种吸附模型对噻菌灵与银纳米溶胶的相互作用进行了理论分析。结合FT-Raman光谱和B3LYP/6-311G(d)理论计算的结果,借助Gaussian View5.0程序的图形化功能,对噻菌灵分子的振动模式、FT-Raman振动光谱和SERS光谱进行了系统的指认。研究结果表明：噻菌灵分子的所有原子在同一平面上,属于Cs对称性;其在银纳米溶胶表面具有十分显著的表面增强拉曼活性;分子中的S原子与银胶粒子发生吸附作用,并通过该分子的长轴方向垂直于银纳米银胶表面;可利用SERS光谱方法对痕量的噻菌灵进行快速检测。为研究噻菌灵的特性以及其快速检测提供了理论和实验依据。     

非水体系中吡啶和乙腈在铂电极上竞争吸附的表面增强拉曼光谱研究

继非水体系中CO在过渡金属表面吸附的表面增强拉曼光谱（SERS）研究之后，本文是又一篇关于非水体系中过渡金属表面SERS研究的文章。从拉曼谱峰的变化结果发现，吡啶在Pt电极表面是强烈的化学吸附，并且由于其吸附的量和吸附取向随电位在不断地变化，与水体系中吡啶（Py)在Pt电极表面的吸附相比较，SERS谱峰除了强度较低之外，在可研究的电位区间、谱峰位置以及其随电位变化等方面都存在着不同，这缘于结构较为复杂的有机溶剂分子在电极表面组成了更为复杂的界面结构，造成固／液界面的电迁移等电极动力学过程发生了变化，为了说明这一现象，文中还采用强吸附离子I^-进行研究，得到相似的结果。     

聚甲基丙烯酸甲酯间隔的金纳米立方体与金膜复合结构的表面增强拉曼散射研究

金属纳米颗粒与金属薄膜的复合结构由于其局域表面等离子体和传播表面等离子体间的强共振耦合作用,可作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,显著增强吸附分子的拉曼信号.本文提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)间隔的90 nm金纳米立方体与50 nm金膜复合结构的SERS基底,通过有限元方法数值模拟,得到PMMA的最优化厚度为15 nm.实验制备了PMMA间隔层厚度为14 nm的复合结构,利用罗丹明6G (R6G)为拉曼探针分子, 633 nm的氦氖激光器作为激发光源,研究了复合结构和单一金纳米立方体的SERS效应,发现复合结构可以使探针分子产生比单一结构更强的拉曼信号.在此基础上,研究了不同浓度金纳米立方体水溶液条件下复合结构中R6G的拉曼光谱.结果表明,当金纳米立方体水溶液浓度为5.625μg/mL的条件下复合结构中R6G的拉曼信号最强,且可测量R6G的最低浓度达10~(–11) mol/L.     

对巯基苯胺在拉曼免疫检测中的应用

文章以对巯基苯胺(PATP)作为标记分子,研究其在金电极上的吸附.发现对巯基苯胺分子是采用苯环直立于电极表面的吸附方式吸附于电极表面的.用于免疫检测时,对巯基苯胺分子先通过直立吸附的方法达到满单层吸附,然后通过胺基与抗体分子的羧基相连,形成一种复层结构,再与基底结合,得到固相抗体-抗原-标记抗体"三明治"结构.借助抗体上标记金纳米粒子的SERS信号达到单组分生物免疫检测的目的.     

Elimination of oxidation and decomposition by SnCl2 in the SERS study of pyridoxine on a roughened Au electrode

Severe interference from the oxidation and laser carbonization was encountered in the measurements of surface‐enhanced Raman scattering (SERS) spectra of pyridoxine (PN) on the roughened gold electrode. However, we found that high‐quality SERS spectra of PN could be obtained by the introduction of SnCl₂, which only has few Raman peaks at low wavenumbers. SnCl₂, as a good reductive, is capable of removing the oxidative species on the gold substrate and the dissolved oxygen in solution, and as a result lowering the open circuit potential (OCP). Sn(II) can also strongly chemically adsorb on the gold surface and interact with PN through coordination/chelation, such that not only to prevent PN from damage by the giant electromagnetic field for the ‘first‐layer’ effect, but also to give rise to very strong Raman scattering signals of PN where chemical enhancement plays an important role. Those are the main reasons for the elimination of the oxidation and decomposition of PN and for the high‐quality SERS spectra of PN. The way the SnCl₂ confines PN within the enhanced electromagnetic field by its ability of adsorption and coordination/chelation can be utilized to improve the routine SERS analysis of analogous type of reactive organic/biomolecules. In addition, this method has been successfully extended to the SERS measurements of PN on the substrates of roughened silver and copper. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

KCl和HCl对结晶紫分子NIR-SERS作用机制的比较研究

本文研究了ＫＣｌ与ＨＣｌ对结晶紫分子近红外表面增强拉曼光谱（ＮＩＲ－ＳＥＲＳ）的影响。表明在以离子作为其ＳＥＲＳ信号的额外增强剂的过程中，更多地注意到对分子结构的选择性对于获得理想的ＳＥＲＳ结构非常必要。     

Effect of surface morphology on surface‐enhanced Raman scattering of 4‐aminobenzenethiol adsorbed on gold substrates

The substrate‐dependent surface‐enhanced Raman scattering (SERS) of 4‐aminobenzenethiol (4‐ABT) adsorbed on Au surfaces has been investigated. 4‐ABT is one of the very unique adsorbate molecules whose SERS spectral patterns are known to be noticeably dependent on the relative contribution of chemical enhancement mechanism vs electromagnetic enhancement mechanism. The SERS spectral patterns of 4‐ABT adsorbed on gold substrates with various surface morphology have thus been analyzed in terms of the symmetry types of the vibrational modes. Almost invisibly weak b₂ type vibrational bands were observed in the SERS spectra of the 4‐ABT adsorbed on Au colloidal sol nanoparticles or commercially available Au micro‐powders because of the weak contribution of the chemical enhancement. However, greatly enhanced b₂ vibrational bands were observed in the spectra of the 4‐ABT molecules adsorbed on the synthesized Au(Zn) sponge or the electrochemically roughened Au(ORC) foil caused by the strong contribution of the chemical enhancement mechanism. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Biocompatible gold/silver nanostars for surface‐enhanced Raman scattering

Raman‐enhancing properties of chitosan (CS)‐coated gold/silver nanostars (Au/AgNSs) were demonstrated by using them as a surface‐enhanced Raman scattering (SERS) probe. Based on the energy‐dispersive X‐ray spectroscopy element distribution maps and highly enhanced SERS spectra, we suggest that the incorporation of silver into the NS tips leads to a stronger SERS behavior. The SERS spectra of the proteins adsorbed on the NS surface greatly differ from their respective Raman spectra in both the band positions and relative intensities, indicating that the protein molecules penetrate through the CS coating layer and interact closely with the NS surface. Raman and SERS spectra of Chlamydia trachomatis protease/proteasomelike activity factor are reported for the first time, demonstrating the potential of these NSs for the development of a diagnosis method for Chlamydia based on SERS. The results showed a good SERS performance of the Au/AgNSs and their potential for SERS detection of biomolecules. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

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     

非水电化学体系中激光照射时间对SERS光谱影响的实验研究

本文报道了非水电化学体系中激光照射时间对咪唑在甲醇溶剂中吸附在电化学粗糙了的银电极表面上的表面增强拉曼散射(SERS)效应的影响及咪唑吸附在银电极表面上的SERS谱的连续背景的研究。结果表明,甲醇介质中咪唑吸附在银电极表面上的SERS谱强度随激光照射时间而变化,并且咪唑在甲醇介质中的SERS谱背景较强。初步探讨了咪唑吸附在银电极表面上的SERS效应的增强机制。     

不同形状的金纳米粒子的表面增强拉曼光谱

使用514 5nm激光激发,第一次得到了不同形状金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS)。一般情况下,较短波长(<600nm)激发所获得的增强要小于使用较长波长(>600nm)的激发。然而,对特殊形状的自组装金纳米粒子,由于避雷针效应,即使使用绿光激发也可获得很高增强的SERS。     

运用表面增强拉曼散射(SERS)和密度泛函数理论(DFT)模拟计算研究对硝基苯胺在金纳米颗粒表面吸附行为

在沉积金纳米颗粒的干燥滤纸上进行对硝基苯胺的表面增强拉曼散射(SERS)光谱研究,并与对硝基苯胺在金胶水溶液中的表面增强拉曼散射(SERS)光谱相比,分子拉曼光谱发生了很大变化。同时利用DFT理论计算对硝基苯胺在金胶颗粒上的吸附行为的拉曼光谱。DFT理论模拟计算和FI-Raman实验分析都表明这种变化源于对硝基苯胺的不同吸附方式。SERS和DFT结合研究分子的吸附是一种有效的技术。