钩藤生物碱中一对异构体的TLC-FT-SERS研究

傅立叶变换表面增强喇曼光谱（FT－SERS）可高灵敏度检测单一组分的分子结构住处,金、银等金属的米粒子具有表面增强活性^[1],薄层色谱（TLC）可将微量混合物有效分离但不具备指纹检测功能,若将TLC与FT－SERS技术联用,则可使天然药物等提取得到高灵敏度分离与特征光谱检测,这项研究在国内外仅有补步报道^[2~5],钩藤为常用中草药,其有效成分生物碱具有改善心脑血液循环和脑功能的作用及清除自由基抗衰老活性,本文应用TLC－FT－SERS技术对天然药物钩藤中的生物碱进行高灵敏度的分析和特征喇曼光检测,在硅胶色谱板的钩藤碱与异钩藤碱与钩藤碱班点原位分别滴淋灰银胶,直接测得FT－SERS光谱。     

不同银膜粒径对单壁碳纳米管SERS谱的影响

利用化学沉积法和溶胶法制备了粒径在20～100nm范围内不同的表面增强纳米结构活性银膜,系统地研究了单壁碳纳米管（SWCNT）的表面增强拉曼光谱（SERS）的G—band和D—band、比较玻璃和石英两种不同基片上的结果发现,单壁碳管的SERS谱随银膜粒径的变化有相同的变化趋势,G-band峰移对20～100nm范围内活性银膜粒径的差异不敏感,表明该波段所对应的碳管六元环本征振动比较稳定,与界面的化学相互作用较弱．D—band的峰形随基片和活性银膜粒径不同均有改变,且随着粒径变小,高频振动贡献有增大的趋势,表明无序碳与活性银膜间存在很强的相互作用。     

粗糙铂电极上甲酸吸附氧化的电化学原位表面增强拉曼光谱研究

采用循环伏安法和电化学原位表面增强拉曼光谱（SERS）技术研究甲酸的解离 及附与氧化行为。首次报道了甲酸吸附、解离和氧化的电化学原位SERS谱，发现甲 酸在粗糙铂电极上能自发解离吸附；首欠成功地获得了粗糙铂电极上甲酸吸附解离 的强吸附中间体CO和活性中间体COOH的表面增强拉曼光谱，同时首次检测到甲酸氧 化最终产物CO_2的拉曼光谱信号，从分子水平证实甲酸解离吸附反应的双途径机理 。     

基于聚合物／金属纳米结构镶嵌型柔性基底的表面增强拉曼光谱技术

表面增强拉曼光谱（SERS）技术可极大增强传统拉曼光谱的信号强度,从而拓展拉曼光谱的应用范围．针对SERS技术在分析对象、分析环境的普适性和分析效率方面的限制,本文设计并发展了一种透明、柔性、自支撑SERS基底的制备、保存和使用方法．该基底由聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和在其表面镶嵌的金属纳米结构组成,可以通过背入射法用于任意形貌样品表面的直接和在线检测．柔性SERS（Ag）基底在R6G水溶液表面的检测限小于1pmol／L．     

表面增强拉曼散射增强机理的部分研究进展

概述了我们在表面增强拉曼散射(SERS)化学增强机理方面的一些研究工作, 介绍了分子-金属的成键作用和光诱导电荷转移对Raman谱峰强度与电位关系的影响, 基于光电场下纳米粒子光学性质的物理增强机理, 并针对SERS机理研究中尚存在的基本问题提出了建立SERS统一理论的展望.     

电化学方法获得具有表面增强拉曼活性镍电极的研究

利用纯电化学手段获得了具有较强表面增强拉曼活性的镍电极, 改进了原有的镍电极表面预处理方法. 结果表明, 在0.5 mol/L的NaClO4溶液中, 结合电化学阶跃技术和循环伏安技术, 可以得到合适的粗糙镍电极; 同时, 还得到了探针分子吡啶在该粗糙镍电极表面随电极电位变化的表面增强拉曼光谱(SERS), 此时谱峰强度获得了极大的增强; 还研究了粗糙镍电极的扫描电子显微镜(SEM)图像, 并估算出其SERS增强因子约为104, 此结果比以前的镍电极表面粗糙方法所能达到的增强因子高一个数量级.     

金纳米壳材料的可控制备及其SERS应用

采用种子介导生长法,以H₂O₂为还原剂介导金纳米壳的生长,并研究该生长过程中金纳米壳的表面结构与其SERS活性的关系。结果表明,随着还原剂H₂O₂浓度的增大,二氧化硅表面金纳米粒子不断长大,最终形成完整的金壳层,并伴随着SERS活性的不断增强,且控制材料的表面粗糙程度,可更大的增强其SERS活性。以此金纳米壳作为SERS基底可实现有机污染物的实时原位在线检测。     

固体活性基底表面增强拉曼光谱研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种研究分子吸附和界面现象的有效手段,它促进了拉曼光谱技术应用的发展,其增强机理主要包括电磁增强机理和化学增强机理。固体活性基底是SERS技术的重要组成部分,综述了水体系和非水体系SERS固体活性基底的研究状况及SERS固相基底在定量分析方面的应用,指出了SERS固体活性基底在非水体系的应用潜力。     

基于SERS探针技术的细胞识别、成像与诊疗

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS),是指吸附在粗糙的金属纳米结构表面的被分析物,在光照射下其拉曼光谱获得显著增强的异常表面光学现象。近年来,SERS技术已广泛地用于物质检测和生物传感等研究,在生物医学领域表现出巨大的应用潜力并取得了令人瞩目的研究成果。本文回顾了SERS探针技术在细胞识别、成像与诊疗等方面的应用及最新研究进展,重点介绍了SERS细胞探针的构建方法与原理,以及基于SERS探针的细胞检测应用策略,并讨论了SERS探针技术在细胞检测中仍有待解决的关键问题。     

纳米ZnO的表面增强拉曼散射效应来源研究

表面增强拉曼光谱（SERS）的广泛应用源于优良的基底,目前主要局限在粗糙贵金属及胶体纳米颗粒材料.而半导体的光谱高稳定性和再现性,使其成为制备SERS基底的新型材料,但对于其SERS增强机理的研究仍存在极大挑战.本工作以典型的形貌新颖、尺寸均一的扫帚状n型纳米半导体ZnO为SERS基底材料,通过调节激发光的波长和选用具有不同对位取代基的对硝基苯硫酚（PNTP）、苯硫酚（TP）、对氨基苯硫酚（PATP）为探针分子,系统地研究了纳米ZnO的SERS增强行为,估算了其表面增强因子（EF）,分离了化学增强作用中非共振增强效应和电荷转移效应对SERS的贡献.研究表明三种分子在不同激发光作用下的增强因子为10至35,其中PNTP分子约10倍的增强主要来自于因吸附而造成极化率变化的非共振增强效应,TP和PATP分子20~35倍的增强则是由非共振增强效应与光子驱动电荷转移效应共同作用所致,光子能量越高,SERS增强效应越强.且因分子与ZnO间电荷转移的速率较慢导致ZnO表面电荷转移增强效应较贵金属低1~2个数量级.本研究结果为新型半导体SERS基底的制备及调控提供了新思路.     

The effects of Au aggregate morphology on surface-enhanced Raman scattering enhancement

We have identified empirically a relationship between the surface morphology of small individual aggregates (<100 Au nanoparticles) and surface-enhanced Raman scattering (SERS) enhancement. We have found that multilayer aggregates generated greater SERS enhancement than aggregates limited to two-dimensional (2D) or one-dimensional structures, independent of the number of particles. SERS intensity was measured using the 730 cm(-1) vibrational mode of the adsorbed adenine molecule on 75 nm Au particles, at an excitation wavelength of 632.8 nm. To gain insight into these relationships and its mechanism, we developed a qualitative model that considers the collections of interacting Au nanoparticles of an individual aggregate as a continuous single entity that retains its salient features. We found the dimensions of the modeled surface features to be comparable with those found in rough metal surfaces, known to sustain surface plasmon resonance and generate strong SERS enhancement. Among the aggregates that we have characterized, a three 75 nm nanoparticle system was the smallest to generate strong SERS enhancement. However, we also identified single individual Au nanoparticles as SERS active at the same wavelength, but with a diameter twice in size. For example, we observed a symmetric SERS-active particle of 180 nm in diameter. Such individual nanoparticles generated SERS enhancement on the same order of magnitude as the small monolayer Au aggregates, an intensity value significantly stronger than predicted in recent theoretical studies. We also found that an aspect of our model that relates the dimensions of its features to SERS enhancement is also applicable to single individual Au particles. We conclude that the size of the nanoparticle itself, or the size of a protrusion of an irregularly shaped single Au particle, will contribute to SERS enhancement provided that its dimensions satisfy the conditions for plasmon resonance. In addition, by considering the ratio of the generated intensities of typical 2D Au aggregates to the enhancement of individual SERS-active particles, a value of approximately 2 is determined. Its moderate value suggests that it is not the aggregation effect that is responsible for much of the observed SERS enhancement but the surface region associated with the SERS-active site.     

水溶液中碳纳米管的表面增强拉曼光谱研究

合成了碳纳米管和金纳米颗粒的复合物, 测量了水溶液相中复合物的表面增强拉曼光谱, 结果表明, 碳纳米管的巯基化修饰可以提高碳纳米管与金纳米颗粒复合的效率, 随着金纳米颗粒负载量的增加, 碳纳米管的拉曼信号逐渐增强. 加入己二胺分子可以减小金纳米颗粒之间的距离使表面增强效应更显著, 碳纳米管的拉曼光谱得到进一步的增强. 还可进一步在复合体系中加入对巯基苯胺和罗丹明B等小分子拉曼探针, 利用金纳米颗粒的表面增强效应, 这种多元复合体系有望作为多通道拉曼成像探针材料.     

Au-Ag合金纳米粒子制备及其表面增强拉曼光谱研究

首先采用柠檬酸钠法制得Au-Ag合金纳米种子, 然后采用盐酸羟胺生长法得到不同组成的Au-Ag合金纳米粒子. 在其UV-Vis光谱中只观察到一个位于单金属银和金之间的等离子体共振峰, 表明Au-Ag合金纳米粒子已经形成. TEM结果表明, 合金纳米粒子的粒径约为60 nm, 且颜色均一, 没有明显的核壳结构. 用苯硫酚(TP)作为探针分子研究了合金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS). 结果表明, SERS强度与合金纳米粒子的组成和尺寸有关. 当纳米粒子粒径一定时, 除Au25Ag75外, 随着金的增加SERS强度增强. Au25Ag75的粒径比Ag小, 导致SERS强度比Ag低. Au50Ag50和Au75Ag25加入TP分子后, 其聚集方式与Au相似, 等离子体共振峰逐渐靠近1064 nm, 金含量较高时, TP的SERS归于聚集体的等离子体共振增强的贡献.     

Ag_核Au_壳金属复合纳米粒子的制备及表面增强拉曼光谱研究

在已制备好的Ag纳米粒子表面,通过化学还原的方法沉积生长Au包裹层,制备了粒子尺寸为50-70nm的Ag核Au壳复合纳米粒子.通过改变AuCl₄^-量,使Ag_100-xAu_x中Au的含量由x=0变为x=30.用UV-Vis吸收光谱和透射电子显微镜(TEM)对该结构纳米粒子进行了表征,并以对巯基苯胺(PATP)为探针分子进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究.表面拉曼光谱表明,该结构的纳米粒子具有比Ag更强的SERS活性,随着Au:Ag比例的逐渐增加,其活性呈现先增大后减小的趋势,其最大增强约为Ag纳米粒子的10倍.     

二步电沉积法制备Au/氧化石墨烯复合薄膜作为SERS基底

采用二步电沉积方法在Ti片表面制备了Au-氧化石墨烯（Au-GO）复合薄膜,通过XRD、SEM、XPS等对薄膜的组成、结构和形貌进行了表征,并以罗丹明6G（R6G）为探针分子,对Au-GO/Ti基底的SERS活性进行了表征。结果显示,Au纳米颗粒尺寸约为60 nm,均匀、致密分布于GO表面,该基底显示出较高的SERS活性,对R6G分子的检测极限可达~10^-10 mol·L^-1,增强因子高达约10⁶,且基底显示出良好的稳定性,在冰箱中存放90 d后,SERS活性仅降低30%左右。     

二步电沉积法制备Au/氧化石墨烯复合薄膜作为SERS基底

采用二步电沉积方法在Ti片表面制备了Au-氧化石墨烯（Au-GO）复合薄膜,通过XRD、SEM、XPS等对薄膜的组成、结构和形貌进行了表征,并以罗丹明6G（R6G）为探针分子,对Au-GO/Ti基底的SERS活性进行了表征。结果显示,Au纳米颗粒尺寸约为60 nm,均匀、致密分布于GO表面,该基底显示出较高的SERS活性,对R6G分子的检测极限可达~10^-10 mol·L^-1,增强因子高达约10⁶,且基底显示出良好的稳定性,在冰箱中存放90 d后,SERS活性仅降低30%左右。     

铁氧化物/金磁性核壳纳米粒子的制备及其富集与SERS研究

本文用种子生长法制备铁氧化物/金磁性核壳纳米粒子, 并利用SERS对其磁场靶向性进行了检测.     

Surface-enhanced Raman scattering of p-aminothiophenol on a Au(core)/Cu(shell) nanoparticle assembly.

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) of p-aminothiophenol (PATP) molecules adsorbed onto assemblies of Au(core)/Cu(shell) nanoparticles is reported. We compare it with the SERS spectrum of PATP adsorbed onto gold nanoparticles: both the absolute and relative scattered intensities of various bands in the two spectra are very different. The difference in relative intensity can be ascribed to chemical effects; the chemical enhancement ratio of the two substrates is approximately 3-5. A theoretical analysis based on a charge-transfer model is carried out, which yields a consistent result and shows that the difference in chemical enhancement is mainly due to the state densities and Fermi levels of the substrates. The difference in absolute intensity originates from electromagnetic (EM) enhancement. EM enhancement of Au(core)/Cu(shell) nanoparticles is unlike that of single-component gold or copper SERS-active substrates. The core/shell particle size for optimal enhancement is about 20 nm in the case of a 632.8 nm incident laser (the size ratio of the core and shell layers is about 0.6).     

利用壳层厚度调节核壳Au@Pd纳米粒子的SERS活性

设计合成了一种尺寸可控, 且外壳上无“针孔”的核壳钯包金(Au@Pd)纳米粒子, 通过改变核的尺寸和外壳的厚度来调控其光学性质, 并用TEM、HRTEM、UV-Vis和SERS等手段对其进行了表征. 通过研究Au@Pd纳米粒子的SERS活性随Pd壳层厚度变化的规律, 发现薄壳Au@Pd纳米粒子远远优于Pd金属本身的SERS活性, 其原因主要是内层金核电磁场增强的长程效应.     

金纳米粒子在氨基表面上的组装-pH值的影响

用原子力显微镜（AFM）和表面增强喇曼光谱（SERS）研究了pH值对金纳米粒子在Au／巯基苯胺自组装膜表面上组装效果的影响．AFM结果表明，金纳米粒子在表面上的覆盖度随pH值表现出规律性的变化，巯基苯胺自组装膜的SERS强度随pH值的变化也有类似的趋势．在磁性环境下，氨基未质子化，金粒子难以组装上，而在酸性条件下，氨基质子化带正电，金粒子与基底容易结合．我们认为金纳米粒子和氨基之间的作用属于静电力，pH值同时影响膜表面氨基的质子化程度和金纳米粒子表面的带电量．