银纳米粒子阵列的自组装及其表面增强拉曼光谱应用

在以聚赖氨酸为表面耦联层分子的玻片基底制备了银纳米粒子阵列。ＳＥＭ表征结果表明,银粒子以亚单层的形式排列在基底表面。比较银溶胶和纳米粒子阵列的紫外可见光谱可见聚赖氨酸耦联层对银纳米粒子的粒径具有一定的选择性,甲基紫精在银纳米粒子阵列上的表面增强ＦＴ拉曼光谱表明在近红外区拉曼散射的表面增强主要来自于化学增强效应。     

金纳米粒子组装体系的表面增强拉曼光谱特性研究——表面粒子密度与拉曼光谱强度的关系

利用纳米粒子组装制备了金基底———巯基苯胺自组装膜偶联层———金纳米粒子的“三明治”结构,研究了表面粒子密度与偶连层分子的拉曼光谱强度的关系。实验结果显示,该结构对偶连层分子的拉曼光谱有很好的增强效应,增强因子可达１０５。在表面粒子密度较低时,拉曼光谱强度与表面粒子密度曲线呈线形,随着表面粒子密度的增加,曲线出现负偏差并在粒子密度较高区域出现一个平台。     

不同类型银纳米粒子的吸收和拉曼增强特性的关系研究

一直以来,将纳米结构材料用于其表面增强拉曼散射(SERS)时会先测试其吸收光谱,因为一般研究认为,纳米结构材料产生SERS的原因是纳米结构材料对于入射光的吸收产生了局域表面等离子体共振(LSPR),因此我们常把SERS的增强因子随波长变化的曲线等同于吸收光谱曲线。近年来,有学者认为两者之间的联系可能是非常间接的,并且在许多情况下会产生误导。为了能够阐明两个之间的具体关系,考虑到银纳米粒子(AgNPs)以其局域表面等离子体共振而显著提高拉曼散射的能力而闻名, 是制备SERS基底的理想纳米材料,我们从实验和理论两个角度研究了三种不同状态的AgNPs中表面增强拉曼散射的增强因子(EF)、吸收光谱以及空间的电场分布。实验上,利用化学还原法制备了银溶胶(Ag-sol),并对Ag-sol做了透射电子显微镜(TEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)以及拉曼的表征实验,统计和计算了银溶胶的EF和吸收光谱。理论上,利用仿真软件COMSOL Multiphysics建立了不同聚合类型AgNPs的仿真模型,模拟计算了与实验相对应的EF随波长变化的曲线以及吸收光谱。结果表明：表面等离子体共振的空间分布对吸收和最大EF值起着重要的作用;具有固定位置的共振吸收峰(第一个峰位)主要受“单颗粒类型”效应的影响,而最大EF处的吸收峰(第二个峰位)由“耦合间隙类型”效应引起的蓝移谐振峰主导,且最大EF值及第二个吸收峰的峰位会随着粒子的间隙、偏振角度等因素而变化。研究表明,AgNps样品的吸收光谱和最大EF曲线之间是部分相关的。     

纳米粒子修饰硅胶整体柱的制备及其在柱表面增强拉曼光谱应用研究

通过溶胶-凝胶法以四甲氧基硅烷(TMOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)作为混合的前体,聚乙二醇(PEG)为致孔剂,制备了具有贯通孔道结构的双孔硅胶整体柱,采用3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MTPMS)对硅胶整体柱表面进行巯基化修饰后,分别将金、 银纳米粒子组装在整体柱材料表面。 利用透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 扫描电子显微镜(SEM)对金、 银纳米粒子形貌、 吸收光谱及组装金、 银纳米粒子前后整体柱的形貌进行了表征。 以对巯基苯胺(PATP)为探针分子,分别采用波长为633和532 nm的激发光作为激发光源,研究金和银纳米粒子修饰的硅胶整体柱的在柱表面增强拉曼光谱(SERS)性能。 结果表明,该基底呈现出很强的SERS活性,结合整体柱的分离富集优势将在食品/环境领域现场痕量检测方面具有广泛的应用前景。     

Au纳米粒子增强丙酮受激拉曼散射研究

受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)具有激光的特性,并且容易获取不同波长的激光,从而成为调谐激光频率的重要途径之一。然而,由于其转化效率低,限制了它的实际应用。金属纳米粒子具有很强的表面增强效应,曾被广泛地用于增强拉曼散射而获得良好的效果。本文提出将金属纳米粒子的这种性质用于增强SRS。把Au纳米粒子混合于拉曼介质丙酮中,以532nm的纳秒脉冲激光作为激发光,研究了Au纳米粒子在丙酮中的浓度对丙酮SRS一阶Stokes光强的影响,并通过仿真计算对实验结果进行了解释和分析。     

氯离子刻蚀三角银纳米粒子及其拉曼光谱的研究

在硼氢化钠和双氧水共存的体系中还原硝酸银,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,在柠檬酸钠的作用下合成三角银纳米粒子,随后加入氯离子,研究其作用下三角银纳米粒子的形貌变化.结果表明:随着氯离子浓度不断增大,三角银纳米粒子逐渐被刻蚀成圆盘粒子,且吸附生物分子多巴胺后,SERS信号随着粒子减小而增强,原因可能在于粒子形状发生转化的同时还生成了大量的银团簇物质,这些银团簇的存在活化了溶胶体系的性质.     

金纳米粒子的图案化组装及表面增强拉曼光谱研究

利用聚苯乙烯纳米粒子有序组装结构为模板,进行了金纳米粒子的图案化组装。金纳米粒子在聚苯乙烯纳米粒子底部自组装聚集,形成规则的“面包圈”结构。表面增强拉曼光谱表明,相对于随机分布的金纳米粒子而言,金纳米粒子组装结构具有聚焦电磁场作用,从而使吸附的对巯基苯甲酸的拉曼散射得以进一步增强。     

在银、金和铂基底上银纳米粒子诱导的单层有机分子的表面增强拉曼散射(英文)

Noble metallic nanostructures exhibit a phenomenon known as surface-enhanced Raman scattering （SERS） in which the scattering cross sections are dramatically enhanced for molecules adsorbed thereon. Thanks to the enormously large enhancement factor on the order of 106～1015, one can readily acquire thevibrational spectra from adsorbates on roughened surfaces of Ag, Au, and Cu. However, SERS has not developed to be as powerful a surface technique as many people had hoped initially because of two specific obstacles.     

金纳米粒子掺杂DNA-CTMA-DPFP薄膜的表面增强拉曼散射特性

采用柠檬酸三钠还原氯金酸和离子交换法制备金纳米粒子掺杂DNA-CTMA材料,利用钯催化反应合成9,9-二乙基-2,7-二-(4-吡啶)芴荧光染料(DPFP),将DPFP与DNA-CTMA混合后,旋凃制备金纳米粒子掺杂的DNA-CTMA-DPFP薄膜样品。通过吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱的测量,研究了薄膜样品的光学特性和表面增强拉曼散射(SERS)特性。实验结果表明,薄膜样品在300～360 nm的吸收主要来自DPFP,在500～700 nm的吸收来自样品中金纳米粒子的局域表面等离子共振;样品在370,386,408 nm处的荧光峰分别对应DPFP的S₁₀-S₀₀、S₁₀-S₀₁和S₁₀-S₀₂能级的电子振动跃迁;在785 nm激光激发下,薄膜样品的拉曼散射主要来自DPFP分子,随着金纳米粒子掺杂比的增大,DPFP分子的拉曼散射峰强度逐渐增强。因此,金纳米粒子掺杂DNA-CTMA薄膜适合作为多种染料分子的SERS基底。     

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.     

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。     

基于表面增强拉曼光谱的毒品鉴别方法

毒品的快速检测在抑制毒品的传播,打击毒品犯罪方面有着举足轻重的作用.表面增强拉曼光谱(SERS)技术具有指纹识别、检测速度快、样品用量少、无损伤等众多优点而受到了关注,其特点特别适合于公安机关现场快速检测执法.本文利用金纳米粒子溶胶作为增强试剂对拉曼光谱进行增强,制作1μg·mL-1的苯丙胺、氯胺酮、芬太尼、海洛因、可...     

Study on Adsorption States by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy

Abstract

SERS has been used as a state-resolving probe to study the adsorption states. in the case of pyridine (Py) adsorbed on the Ag electrode surface, the equilibrium and transition between two adsorbed states, i.e., the perpendicular mode adsorbed through the nitrogen lone-pair electrons and the flat mode through the π electrons of the aromatic ring, were studied. It was found that in the low pyridine concentration or the initial stage of adsorption, the flat mode was favored. While the concentration became higher and the adsorption tended to equilibrium, the adsorbed molecules would transit to the perpendicular mode. The similar phenomenon was also observed when changing the applied electric potential and the pH value of the solution. In the case of the adsorption of Methylene Blue (MB) on the HNO₃-etched silver surface, the influence of Cl^? ions on the adsorption states of MB was investigated. It showed that MB molecules adsorbed on the silver surface tended to transform from the “lying-down” state to the “end-on” state while adding Cl^? ions.     

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 ℃。     

基于表面增强拉曼光谱的多组分物质分类识别

为提高混合物质组分识别的准确性、降低建模的复杂度,构建了一种先粗分、后细分的递进式表面增强拉曼光谱检测系统.首先,用一种特征峰判别算法对全部样本进行特征提取并建立粗分模型,以分离单组分和多组分物质.然后,联合归一化与主成分分析法完成光谱特征的自动提取,并建立多输出最小二乘支持向量机细分模型.最后,采用粒子群优化算法进行参数寻优,实现多组分样本成分的精确预测.选用罗丹明6G、耐尔蓝和结晶紫三种探针分子进行实验,结果表明,特征峰判别算法提取样本特征的正确率达到99.44％,粗分模型对90例盲测样本全部识别正确;细分模型对多组分样本识别的相关系数不小于0.995,均方根误差不大于2.67343％.该拉曼检测系统能实现样本的定性、定量检测,为药品等复杂物质的检测提供了一种有效的识别途径.     

表面增强拉曼散射光谱对人体尿液成份的初步研究

作为人体体液之一的尿液中含有多种人体新陈代谢的产物以及体内排出的毒素,如果能够对这些组分进行定性分析,就能够在一定程度上有效反映人体器官的健康状况,这是临床医学中重要的研究途径。该实验分别以785和1 030 nm激光作为源激发,以具有电磁场增强的金纳米粒子作为基底,利用表面增强拉曼散射光谱(SERS)对临床实验研究中所用的人体新鲜尿液的成份进行快速、无损分析。通过控制金纳米溶胶与尿液原液的混合比例从而来制备一系列具有不同配比的实验样品,并且通过实验我们获得其相应的SERS光谱。由实验结果分析可知,我们能够有效地得到尿液中尿酸、次黄嘌呤等多种成份的SERS光谱。与此同时,我们还研究了在不同波长激光条件下的尿液的SERS光谱。相较于1 030 nm的激光,785 nm的激光得到的SERS光谱具有较高的分辨率以及较低的背景值。与此同时,利用具有1 030 nm激光的便携式拉曼仪对实验样品进行快速、无损分析,有望为临床医学现场、快速分析诊断提供帮助和支持。而且相信,SERS能够在人类健康甚至生物组织的检测等方面提供更加详细的信息。     

二硫化四甲基秋兰姆的表面增强拉曼光谱研究

制备了两种简单常用的具有表面增强拉曼(SERS)活性的银基底—银镜和硝酸刻蚀银箔,并应用于二硫化四甲基秋兰姆(福美双)的检测及其结构变化的分析。SERS技术提供了不同浓度下的二硫化四甲基秋兰姆分子的振动信息,发现当其与金属银基底作用后,二硫键断裂,并且通过化学作用吸附在银基底表面。通过分析不同浓度福美双分子吸附在银表面的拉曼光谱,证明其在金属表面存在两种吸附方式即表现为单齿形和双齿形两种几何形状。这些光谱及结构信息有助于理解和检测自然环境中二硫化四甲基秋兰姆及其分解产物。同时也对二硫代氨基甲酸盐类化合物的研究有一定的借鉴意义。     

表面增强拉曼光谱在反恐中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)技术以对样本检测快速、灵敏、无破坏性等众多优点,在分析生化样本成分方面有着非常重要而广泛的应用。因此,SERS技术在反恐军事领域必将发挥重要的应用。本文重点对SERS技术在生物化学战和应对恐怖袭击中的重要应用进行了详尽地分析讨论,并对其发展趋势作了展望。     

鼻咽癌患者唾液的表面增强拉曼光谱研究

表面增强拉曼光谱(SERS)技术是一种快速、有效、无损的光学诊断方法,能提供生物分子成分和结构的指纹特征。人的唾液包含多种能反应人体健康状况的生物标志物。采用纳米银溶胶为增强基底的SERS技术,从46位鼻咽癌患者、30位鼻炎患者和48位健康人的唾液样本中采集了208条高质量的SERS。研究结果表明鼻咽癌患者、鼻炎患者和健康人的唾液SERS之间存在明显差异。利用主成分分析结合线性判别分析(PCA-LDA)对采集的唾液SERS进行诊断研究,获得灵敏度分别为89.5%,93.0%和100%,特异性分别为94.6%,96.7%和97.7%。研究结果表明：唾液SERS技术结合PCA-LDA分析方法可能快速、有效区分鼻咽癌、鼻炎患者与正常人的唾液样本,具有鼻咽癌无损检测和临床筛查的潜能。