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。     

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。     

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。     

SERS标记免疫金溶胶的影响因素研究

将表面增强拉曼光谱(SIERS)的高度灵敏性应用于标记免疫检测,具有很大的意义。在“固相抗体-待测抗原-标记抗体”夹心复合物体系中,以(SERS)标记的金溶胶与抗体结合,制备标记抗体。以芳香族化合物苯硫酚为标记分子,与一定大小粒径的金纳米粒子形成S-Au键,生成带有SERS信号的标记金溶胶。表面带负电荷的标记金溶胶与带有正电荷基团的抗体形成牢固的标记免疫金溶胶。从金纳米粒子粒径的选择、在金溶胶中加入苯硫酚的量及反应时间、抗体对标记金溶胶标记分子的SERS信号的影响进行了研究。     

金纳米粒子聚集体系的制备及其SERS效应表征

以Na2S作为金纳米粒子的还原制备与聚集剂制备了金纳米粒子聚集体系。在制备过程中通过紫外可见光谱对制备条件进行了优化。TEM表征显示聚集体系中的金纳米粒子均为球形,且聚集状态呈现出较好的均匀性。将这一聚集体系作为SERS基底应用于若干氨基酸分子的SERS光谱表征与分析。初步的研究表明Na2S-金纳米粒子聚集体系可有效地应用于生物分子的SERS光谱表征与分析。     

基于毛细管的金纳米棒与纳米哑铃组装结构SERS效应比较研究

本文介绍了基于毛细管的金纳米棒(Au nanorods, AuNRs)与金纳米哑铃(Au nanodumbbells, AuNDs)组装结构,并从灵敏性、均一性和重现性等角度对两种不同纳米单元构筑的基底进行了表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)效应比较研究。结果表明,合成前驱体和分散体系均相同基础上调控得到的两种纳米单元在表面配体交换处理与构筑工艺一致前提下的基于毛细管组装,AuNDs较AuNRs组装结构表现出更高的SERS活性,而两者的均一性和重现性相当。通过选择SERS效应相对显著的毛细管基AuNDs组装结构对实际水体中的孔雀石绿进行取样和SERS检测,检测能力达到2×10~(-3)μg/g量级,表明此策略对实际水体中微量孔雀石绿的快速高灵敏检测具有一定的可行性。     

自组装银纳米粒子及其SERS增强效应

采用柠檬酸三钠还原硝酸银方法制备出银纳米粒子, 并通过在玻璃表面修饰3-氨基丙基-三乙氧基硅烷( APTES)对银纳米粒子进行自组装。利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和扫描电子显微镜(SEM)测试手段对样品进行分析和表征。由测试结果可知银纳米粒子的尺寸比较均匀, 组装致密度较高, 基本以亚单层的形式分布于基底表面。进一步研究了以结晶紫(CV)为探针分子的自组装基底的表面增强拉曼光谱(SERS), 计算发现该基底的拉曼增强因子数量级达106。结果表明: 银纳米粒子自组装基底具有良好的SERS增强效应, 为痕量CV的检测提供了有效的方法。     

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.     

不同粒径、超均匀球形金纳米粒子合成及其表面增强拉曼散射效应研究

以氯金酸为原料,抗坏血酸为还原剂,柠檬酸钠为保护剂,用化学还原(种子生长)法制备了不同粒径、超均匀的球形金纳米粒子溶胶,并通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。结果表明,随着金纳米粒子粒径的增大,其UV-Vis光谱中的吸收峰发生红移并出现四极峰。为进一步研究金纳米粒子表面增强拉曼散射(SERS)效应的作用机理并优化其灵敏度,我们以罗丹明6G(R6G)为探针分子,对不同粒径的金纳米粒子进行SERS表征,发现R6G的SERS信号随着金纳米粒子的增大先增强后减弱。当金纳米粒子的平均粒径达到120 nm时,产生最强SERS信号增强,增强因子约为1.1×107。三维时域有限差分法(3D-FDTD)理论模拟纳米粒子阵列电磁场分布结果与实验数据的趋势一致。     

金电极上Cu,Zn-SOD的表面增强拉曼光谱

应用原位共焦拉曼光谱技术在经表面增强处理后的金电极上,观察Cu,Zn-SOD分子的吸附方式及其随电位变化的过程。实验结果表明,在400mV-700mV的电位区间内,Cu,Zn-SOD分子始终以氨基酸残基上COO-和NH2在电极表面吸附,使活性中心所处的平面远离电极表面,且随电位负移发生脱附。上述结果为解释SOD分子在金电极表面无法实现快速电子传递提供了直接依据。     

基于有限元参数化设计的碳纳米管的场致增强因子计算

碳纳米管由于尺寸极小,它具有很大的场增强因子,且场发射稳定,这些特性使碳纳米管成为一种性能优良的场致发射材料。影响碳纳米管发射电流的重要参数是场增强因子,这需要求解拉普拉斯方程,由于理论解求解很困难,有限元方法成为一种有效的工具。使用有限元程序ANSYS对碳纳米管的静态电场进行了计算,建立了单根碳纳米管的模型,确定了边界条件。研究了金属型碳纳米管尖端周围的电场强度分布,为了更好地了解碳纳米管顶端附近的电场对长径比的影响,使用了参数化设计语言APDL,使得分析效率大大提高,并且计算结果与实际情况相符。说明这种方法是正确、可靠和高效的。     

谷胱甘肽在金纳米粒子有序膜表面吸附的表面增强Raman光谱表征

将制备好的金纳米溶胶粒子组装在3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)修饰的ITO导电玻璃表面,形成金纳米粒子有序膜。FE-SEM电镜图显示金纳米粒子有序膜呈现出较为均匀的亚单层分布。同时利用电化学方法对有序膜进行了表征。将有序膜作为表面增强Raman光谱(SERS)基底应用于生物分子谷胱甘肽的SERS光谱表征与分析。研究表明,所制备的金纳米粒子有序膜可有效应用于谷胱甘肽分子的SERS光谱表征与分析。     

铂纳米立方体的合成及其SERS活性研究

本文用氢气还原氯亚铂酸钾,以聚丙烯酸钠作表面活性剂合成了铂纳米立方体,得到的铂纳米立方体的边长约为15nm。将铂纳米立方体组装到玻碳电极表面上可以作为SERS基底。以SCN-作为探针分子,初步研究铂纳米立方体的SERS效应。从铂纳米立方体上得到的SERS信号强度比粗糙的铂电极强,这表明铂纳米立方体具有更高的SERS活性。     

Enormous enhancement of electric field in active gold nanoshells

The electric field enhancement properties of an active gold nanoshell with gain material inside have been investigated by using Mie theory. As the gain coefficient of the inner core increases to a critical value, a super-resonance appears in the active gold nanoshell, and enormous enhancements of the electric fields can be found near the surface of the particle. With increasing shell thickness, the critical value of the gain coefficient for the super-resonance of the active gold nanoshell first decreases and then increases, and the corresponding surface enhanced Raman scattering （SERS） enhancement factor （G factor） also first increases and then decreases. The optimized active gold nanoshell can be obtained with an extremely high SERS G factor of the order of 1019-1020. Such an optimized active gold nanoshell possesses a high-efficiency SERS effect and may be useful for single-molecule detection.     

The origin of ultrasensitive SERS sensing beyond plasmonics

Plasmon-free surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates have attracted tremendous attention for their abundant sources, excellent chemical stability, superior biocompatibility, good signal uniformity, and unique selectivity to target molecules. Recently, researchers have made great progress in fabricating novel plasmon-free SERS substrates and exploring new enhancement strategies to improve their sensitivity. This review summarizes the recent developments of plasmon-free SERS substrates and specially focuses on the enhancement mechanisms and strategies. Furthermore, the promising applications of plasmon-free SERS substrates in biomedical diagnosis, metal ions and organic pollutants sensing, chemical and biochemical reactions monitoring, and photoelectric characterization are introduced. Finally, current challenges and future research opportunities in plasmon-free SERS substrates are briefly discussed.     

溶液酸碱性对腺嘌呤分子吸附构型影响的SERS光谱研究

核酸碱基是构成核酸的基本单元,有关核酸碱基结构的研究是核酸研究工作的重要基础。本研究借助于表面增强拉曼散射技术,对不同pH值条件下腺嘌呤分子在金表面的吸附构型及其变化特征进行了研究。研究结果表明,随着溶液酸性的增强、腺嘌呤分子质子化程度的增大,腺嘌呤分子在金表面的吸附态倾向于由通过氨基和嘌呤环上7位的氮原子作为结合点的直立吸附转变为分子平躺的吸附形式。这一转变过程通过腺嘌呤的环呼吸全对称伸缩振动的特征谱峰其强度有规律的显著变化而得以表征。有关这一谱峰的增强作用可以通过表面增强拉曼散射的电荷传递(CT)机理来加以说明。     

偶联分子对金纳米粒子在玻片上组装的影响

将金纳米粒子组装在用3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APES)修饰的普通玻片上,再分别用偶联分子对巯基苯胺、1,4-二巯基苯在该基底上再次组装金纳米粒子,结果表明用对巯基苯胺作为组装的偶联分子得到双层金纳米粒子结构,对巯基苯胺的表面增强拉曼光谱信号得到增强,而用1,4-二巯基苯作为组装的偶联分子得到单层金纳米粒子结构。