密排银颗粒薄膜的制备及其SERS应用

银纳米颗粒通过自组装形成二维结构薄膜具有独特的光学性质,其提供的大量“热点”使其成为优越的表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering,SERS)基底.本文采用水/正己烷界面上自组装的方法得到了由密排的银纳米颗粒构成的薄膜,并以Rhodamine 6G为探针分子,比较了不同尺寸银...     

三种不同银纳米粒子SERS基底比较研究

表面增强拉曼光谱(SERSp)技术是一种新兴的分析检测技术,由于其对样品分析灵敏度高、检测时间短以及样品所需量小等优点,近年来该技术已在生物医学,化学等领域得到广泛的应用,同时表面增强拉曼散射(SERS)基底的制备已成为该领域的研究热点。本文主要对三种以银纳米粒子(AgNPs)的SERS效应为基质的拉曼活性基底:毛细管-AgNPs,二氧化钛-AgNPs和滤纸-AgNPs进行比较研究。首先分别用三种基底对罗丹明6G(R6G)分子进行拉曼光谱采集及分析,找出三种SERS基底相应的最佳制备条件。最后用这三种最佳条件下制备的SERS基底对同一个健康人血清进行拉曼光谱检测,并对结果进行分析比较。初步结果:三种SERS基底都是可靠的和实用的;二氧化钛-AgNPs基底灵敏度相对较高,但制备过程较复杂;滤纸-AgNPs基底灵敏度其次;毛细管-AgNPs基底及滤纸-AgNPs基底的制备均较为简单。因此,从实用角度考虑,滤纸-AgNPs基底比较适合血清的表面增强拉曼光谱检测与分析。     

激光刻蚀银胶的制备及其SERS应用

激光刻蚀技术制备金属胶体是一种新兴的表面增强拉曼散射(SERS)活性衬底制备方法,本文利用激光刻蚀技术制备了'化学纯'银胶,并通过透射电镜、吸收光谱、表面增强拉曼散射光谱等手段对其进行研究,结果表明:银胶的等离子体共振吸收峰位于396nm;银粒子分布比较均匀,多数为球形颗粒,颗粒大小在20nm左右,并且有很好的分散性;吡啶的SERS谱分析显示此银胶具有很好的增强效果。     

金光栅/金纳米颗粒SERS基底的设计、制备及其性能

表面等离子激元（SPP）和局域表面等离子共振（LSPR）耦合产生的电场增强显著高于单纯LSPR引起的电场增强。因此一种新型高效的表面增强拉曼散射（SERS）基底是寄希望于在一种复合基底中实现SPP-LSPR耦合获得的。基于SPP-LSPR耦合机理,提出一种针对633 nm激光使用的金光栅/金纳米颗粒SERS基底的设计思路以及光栅和纳米颗粒的具体结构参数。为了验证设计方法的正确性,利用电子束光刻法和化学合成法分别制备了具有相应几何尺寸特征的金光栅和金纳米颗粒,并将它们复合在一起得到了光栅/纳米颗粒SPP-LSPR耦合型复合SERS基底,这个基底相比仅有金纳米颗粒制备的LSPR型SERS基底,在检测R6G溶液时浓度可以降低2个数量级,增强因子是后者的72倍,实验结果和时域有限差分（FDTD）法理论拟合的结果基本一致。     

银纳米有序阵列SERS活性基底的制备及在膀胱肿瘤细胞检测中的应用

以多孔阳极氧化铝(porous anodic alumina,PAA)膜为模板,采用真空电子束蒸镀技术,分别在PAA多孔层以及阻挡层表面形成了银纳米孔和银纳米帽有序阵列表面增强拉曼散射(surface-enhancedRaman scattering,SERS)活性基底,并以膀胱肿瘤细胞作为分子探针,测试和分析了这两种SERS活性基底的表面增强拉曼光谱的特性。结果表明,两种SERS活性基底对膀胱肿瘤细胞的拉曼散射信号均有很好的增强作用。银纳米帽有序阵列SERS活性基底不仅具有较高的SERS增强和荧光猝灭效应,而且不存在与PAA膜中草酸根杂质相关的干扰峰,可获得膀胱肿瘤细胞拉曼散射光谱的更多细节信息。     

应用SERS滤纸基底检测饮料中违禁色素的研究

利用液/液界面自组装技术制备得到灵敏度高、均匀性好、价格低廉的表面增强拉曼光谱(SERS)滤纸基底,并使用该基底检测了饮料中可能掺杂的罗丹明B、日落黄和柯衣定等三种色素。首先分析了罗丹明B、日落黄和柯衣定的分子结构并对其进行了拉曼特征峰峰位归属;然后检测了罗丹明B、日落黄和柯衣定不同浓度水溶液的SERS光谱;最后在无任何预处理条件下,检测了饮料中的罗丹明B、日落黄和柯衣定含量。在一定浓度范围内,饮料中三种色素的浓度与其SERS特征峰强度分别满足一定的函数关系,其中罗丹明B和日落黄的浓度与拉曼特征峰强度之间呈非线性关系,而柯衣定的浓度与拉曼特征峰强度之间呈线性关系。评估了本方法检测饮料中的罗丹明B、日落黄、柯衣定的信号重复性及检测回收率,结果表明SERS方法可用来对饮料中罗丹明B、日落黄、柯衣定的浓度进行半定量分析。为饮料中添加色素的现场实时检测提供了一种简便快速高效的检测方式,可用于饮料的质量控制及市场监控。     

基于自组装技术的柔性SERS基底拉曼增强研究

利用自组装技术将单层银纳米粒子修饰到Whatman No. 1滤纸表面,成功制备了柔性表面增强拉曼散射(SERS)基底。实验结果表明：当银粒子尺寸为20 nm时,拉曼增强性能达到最佳。采用此参数制备的SERS基底对罗丹明6G(R6G)分子的检测极限为10^-10 mol/L,最大增强因子为5.66×10⁸,相对标准偏差(RSD)为10.9%。同时,该柔性基底能够准确地识别和区分多种目标分子,并具有良好的柔软性和可恢复性。此外,还结合基底的扫描电子显微镜(SEM)表征情况,利用时域有限差分(FDTD)仿真软件对样品的电磁场增强特性进行了数值分析,并对其与实验结果进行了对比。     

银纳米粒子/碳纳米管阵列SERS基底增强因子分析和实验

为了直观、准确地定量分析表面拉曼增强散射基底结构的拉曼增强,利用磁控溅射和高温退火的方法制备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样品;实验采用罗丹明6G(R6G)溶剂作为探针分子,结合共聚焦显微拉曼系统,开展了表面增强拉曼增强因子(EF)分析计算的相关实验。SEM结果表明：在有序碳纳米管阵列的表面和外壁均匀地负载了大量银纳米粒子。对退火温度为450 ℃,退火时间为30 min的样品进行了EF计算,得到其增强因子约为2.2×103,并分析了EF值低的原因主要是：在碳纳米管上溅射的银膜膜厚不均匀,导致退火后银颗粒分布不均,使得样品粗糙度值偏大,EF值较低;实验中所用的激励光源并非银纳米颗粒的优化光源。     

胞嘧啶在沉积激光烧蚀Ag纳米颗粒电极上的SERS分析

用Nd:YAG激光器在二次去离子水中烧蚀银片,制备出了尺度分布均匀、并且具有很好的稳定性的"化学纯净"的Ag胶体系,并在电化学体系中将这种银胶沉积在粗糙的银电极表面,研究了胞嘧啶分子吸附在沉积Ag纳米颗粒电极表面随电极电位改变的表面增强拉曼光谱(SERS)。分析表明:(1)沉积银纳米颗粒的电极将金属电极与金属溶胶体系各自的优势很好的结合起来,形成了一种高效的SERS活性基底。(2)胞嘧啶在沉积银颗粒的电极表面以N3位竖直吸附,并且随着电位的负移,大多数SERS峰的位置发生了红移,表明胞嘧啶在电极表面吸附作用减弱。     

基于Klarite芯片的表面增强拉曼散射特性研究

本文介绍了一种商用的表面增强拉曼芯片(Klarite),并对其表面形貌、拉曼活性进行了表征和测试分析.Klarite芯片由于独特的倒金字塔形设计使得其具有较好的拉曼活性、稳定性和重现性,为生命科学和分析化学研究提供了有力的研究工具.此外,我们对Klarite芯片在外电磁场作用下的表面电场分布进行了模拟,发现一个结构单元...     

Noble Metal-Free Surface-Enhanced Raman Scattering Enhancement from Bandgap-Controlled Graphene Quantum Dots

Graphene quantum dot (GQD) represents an emerging noble metal-free surface-enhanced Raman scattering (SERS)-active nanomaterials for applications such as optoelectronics, chemical sensing, and biomedical imaging and therapy. However, it lacks a scalable method to synthesize GQD with selective structures and the fundamental understanding of their SERS enhancement through charge transfer between GQD and probe molecules. Here a bottom–up liquid-phase synthesis of colloidal GQDs with selective bandgaps using atmospheric-pressure microplasmas is reported. Electron microscopic and optical spectroscopic characterizations suggest that highly crystalline GQDs with nanographene structures can be synthesized with ambient conditions using microplasmas. Moreover, the bandgaps of GQDs are tuned from 2.8 to 3.18 eV by controlling the size of organosulfate micelles. Raman spectroscopic study demonstrates that the as-synthesized GQDs exhibit a unique quantum dot bandgap-dependent SERS enhancement property with an improved charge transfer between the GQD and probe molecules. This study provides an insight into the fundamental of semiconductor-enhanced Raman scattering of GQDs and scalable production of structure-controlled GQDs using plasma-activated chemistry.     

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.     

六氢吡啶的表面增强拉曼散射研究

表面增强拉曼光谱在化学、生物及表面科学等领域都有广泛应用, 因此六氢吡啶的表面增强拉曼光谱的研究具有重要意义。实验用法国JOBIN YVON公司的光谱仪测定了六氢吡啶的正常拉曼光谱及其在银溶胶、银膜表面的表面增强拉曼光谱(SERS), 确保了实验结果的可靠性。利用表面增强拉曼散射技术研究了六氢吡啶的拉曼谱, 对它的拉曼峰进行了指认, 并得出了在银表面的吸附方式。同时分析了六氢吡啶在银溶胶及银膜表面拉曼散射光强增强程度不同的原因。     

Au-Nanoparticle-Array/Aligned-Ag-Nanowire-Based Flexible Dual Plasmonic Substrate for Sensitive Surface-Enhanced Raman Scattering Detection

The fabrication of flexible surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates for sensitive detection on uneven or irregular surfaces is challenging. In this study, a flexible dual plasmonic SERS (FDPS) substrate rationally constructed using Au nanoparticle (AuNP) arrays/aligned Ag nanowires (AgNWs) and elastic polyurethane (PU) is demonstrated. It exhibits high sensitivity (detection limit of 10⁻⁸ m for melamine and 10⁻¹⁰ m for malachite green) and excellent reproducibility. The well-designed structure of AuNP arrays/aligned AgNWs fabricated using block copolymer self-assembly and oil–water–air interfacial self-assembly successfully enhances the electromagnetic field through plasmonic coupling. In addition, the FDPS substrate retains a high SERS sensitivity after exposure to air at room temperature for 30 days because of the high stability of AuNP arrays and antioxidation characteristic of the PU covered on the aligned AgNWs. Even after undergoing stretching, bending, and twisting for 100 cycles, the FDPS substrate maintains a stable SERS activity owing to the introduction of the elastic PU. This study demonstrates a potential application of SERS detection under practical conditions for irregular surfaces and may be helpful in the development of flexible sensors.     

氨基酸在银胶溶液中的表面增强拉曼效应

文章报道了通过制备合适的银胶盐纳米溶液 ,得到的甘氨酸、缬氨酸和赖氨酸在银胶溶液中的表面增强拉曼光谱。低波数 2 38cm-1谱带的出现 ,表明氨基酸分子已与银表面产生明显吸附。在所得SERS图谱中 ,表征C—C基团的 90 0～ 930cm-1谱带、表征NH2 基团的 110 0cm-1左右谱带和表征COO-基团的14 0 0cm-1附近的谱带振动都得到显著加强 ,其原因主要是通过羧基基团及氨基基团与银粒子表面产生吸附 ,增强机制属于化学增强 ,为短程效应。本实验中 ,当银胶溶液 pH值降低时 ,对拉曼散射的增强效果影响不大。     

Applications of Raman and Surface-Enhanced Raman Scattering Techniques to Humic Substances

This paper highlights the use of Raman, FT-Raman and surface-enhanced Raman scattering (SERS) techniques for the study of humic substances. In contrast to other technologies which reveal information only about the average compositions and the kinds of functional groups present in humic substances, Raman and especially FT-Raman spectroscopies characterize the building blocks of humic substances and their changes in derivation and separation processes. Furthermore, surface-enhanced Raman scattering (SERS) techniques are able to readily detect humic substances and co-existing organic species at low concentrations typically found in natural environments and reveal definitive information about the specific groups in humic substances that bind on metal electrodes. Further applications of both Raman and SERS techniques can be extended to complicated systems as well as real environmental samples. Experiments have demonstrated: (1). the backbones of humic substances are structurally disordered carbon networks in most cases; (2). The backbones of humic substances from different sources and types are similar to each other; (3). Normal Raman spectroscopic study of humic substances should concentrate on the use of near-IR laser(s) resulting from strong fluorescence background and self-adsorption under the excitation with visible laser irradiation; (4). FT-Raman spectroscopy is the required analytical method to assess the effectivity of fractionation methods; (5). SERS spectra of humic substances on metal colloids and films are in most aces very similar to the corresponding Raman spectra of neutralized samples; (6). SERS techniques are very sensitive and highly selective, also both visible lasers and near-IR lasers can be used for SERS study; (7). SERS spectra on metal electrodes may provide additional information about the binding sites and adsorption mechanisms of humic substances on metal surfaces.     

干净、均一的表面增强拉曼基底的制备和表征

采用盐酸羟胺种子生长法制备60 nm左右的粒径均一的金纳米粒子, 通过在ITO上修饰3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)对金纳米粒子进行组装, 得到组装密度较高、均一的表面增强拉曼光谱(SERS)基底; 采用等离子体清洗再用醋酸溶液浸泡除去氧化层的方法, 可获得干净的SERS基底, 这种方法与其它基底除杂方法相比更为简单、操作性强且信号只衰减了20%。     

基于单个花状银纳米颗粒的表面增强拉曼散射效应研究

在室温下,以硝酸银为银源,抗坏血酸为还原剂,通过调节表面活性剂聚乙烯吡络烷酮的浓度,实现对花状银纳米颗粒的可控制备。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射和X射线能谱等手段检测并分析了材料的形貌结构和成分组成。实验结果表明,当聚乙烯吡络烷酮的浓度为0.1 mol/L时,所制备花状银纳米颗粒的表面结构达到最精细的状态且颗粒的尺寸达到微米量级,适合对单颗粒进行定位与光学性质研究。以结构最优化的花状银纳米颗粒为表面增强拉曼散射基底材料,以羟基苯甲酸为探针,对单个和少数颗粒的表面增强拉曼散射效应进行了研究,并借助暗场散射光谱分析了基底的表面增强拉曼散射机理。结果显示,该花状银纳米颗粒因其独特的表面结构为拉曼信号增强提供了大量“热点”。良好的拉曼性能以及较低的制备成本表明,该新型表面增强拉曼散射基底具有很大的应用前景。     

金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术,已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。SERS活性基底的大面积、低成本、可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜,调控退火温度和时间,将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢,控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底,方法简单、成本低廉、面积大、均匀性高。我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。该基底对表面吸附的单分子层,具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应,150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。研究表明：相同条件下150～180 ℃退火,金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛;退火温度190～210 ℃时,形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。拉曼光谱表征显示：大、小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。经220 ℃退火后,金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛,岛间距也随之增大,导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减,220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制,分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系,为该基底的应用研究奠定基础。