光谱基线校正算法研究与应用进展

基线漂移是拉曼、中红外、近红外以及激光诱导击穿光谱等光谱仪器测量过程中经常出现的问题,会对光谱的定量和定性分析产生不利影响.基线校正是利用数学算法对光谱数据进行预处理的过程,以便于后续的尤其是结合化学计量学方法的光谱定性和定量分析.依据算法原理,常见的基线校正算法包括导数法、迭代多项式拟合法、分段拟合的算法、移动窗口平...     

基于拉曼光谱的细菌检测研究进展

细菌是一种与人类生命活动息息相关的微生物,其快速、高灵敏检测对重大传染性疾病的防控至关重要.本文介绍了拉曼光谱用于细菌检测的基本原理,综述了3种拉曼光谱用于细菌检测的主要方式,包括细菌组成成分检测、细菌代谢物检测以及基于拉曼探针标记的检测模式,并对各种拉曼检测方法进行了分析比较.最后,展望了拉曼光谱在细菌检测领域的发展前景,并提出了5条建议.     

测定聚丁二烯微结构的拉曼光谱方法

本文采用聚丁二烯中碳碳双键伸缩振动的拉曼散射峰1667、1652和1639cm~(-1)分别作为反1,4、顺1,4和1,2结构的分析峰,借助于1H-NMR测得的典型样品的1,2结构含量,建立了测定聚丁二烯微结构的拉曼光谱方法。用本方法测定了27个微结构组成大范围变化的样品,与1H-NMR的测定结果相符。     

基于表面增强拉曼光谱快速检测纺织品禁用染料

基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术, 发展了一种纺织品中染料定性检测的快速方法. 以国家明确禁止使用的致癌染料碱性红9(Basic red 9)和分散黄23(Disperse yellow 23)为模型分子, 利用一步法快速制备的银纳米粒子为SERS基底并进行优化. 通过在纺织品表面直接滴加银纳米粒子的方法实现了纺织品中染料的快速SERS鉴别. 研究结果表明, 该方法不需要复杂的样品前处理过程, 能够直接实现纺织品中染料的快速定性, 且灵敏度高, 对纺织品上两种禁用染料碱性红9和分散黄23的检测限分别为0.16和0.24 mg/kg, 超出了国家标准的要求, 有望成为一种实用的纺织品安全性评估技术.     

表面增强拉曼光谱对西地那非类药物的快速检测

采用表面增强拉曼光谱(SERS)技术并结合简单的前处理流程,对保健品样品中11种西地那非类药物进行了非定向快速筛查研究.结果表明,11种西地那非类药物可根据结构分为5类,类别之间SERS谱图差异显著;类别内SERS谱图具有共性特征,特征峰相对强度差异明显.实际样品的检测中,西地那非类药物的最低检出浓度约为0.05 mg/kg;前处理和测试的总时长约为3~5 min,且与检测目标物和样品无关.本方法高灵敏度、快速和非定向检测的设计理念为快速检测保健品中违禁添加药物提供了新思路和新方法.     

硒化镉量子点膜的拉曼光谱及拉曼成像分析

研究了CdSe量子点膜的Raman光谱,发现CdSe量子点的横模(TO)振动活性较强,表面模(SO)、纵模(LO)振动不明显。比较了量子点、氧化三辛基膦及十六胺的Raman光谱,证明量子点表面大部分区域被十六胺及二辛胺修饰。在此基础上,对量子点膜的TO模振动及C-H弯曲振动峰进行了Raman成像分析,并与明场图像进行了对比,表明拉曼成像信号对量子点膜的表面变化非常敏感。     

基于96孔板与拉曼光谱的发酵乙醇高通量快速检测

发酵液中乙醇含量是实验室研究和工业生产的必检项目.应用拉曼光谱在倒置显微镜上建立一种用96孔板高通量快速检测发酵液乙醇含量的新方法,通过最小二乘法拟合标准乙醇溶液与内标物的拉曼信号比值,得到回归方程,根据回归方程计算乙醇溶液和发酵液中的乙醇含量,与气相色谱法的检测结果进行对比.用本方法检测了菌株筛选、三角瓶发酵和500 L发酵罐发酵过程的乙醇含量.t-检验表明,与气相色谱法结果吻合较好(p=0.05).本方法只需要10～15 s的拉曼光谱收集时间,应用自编程序实时读取检测值,准确度高;结合96孔板可以实现大量样品的实时快速检测.     

拉曼光谱在催化研究中应用的进展

催化科学与技术的发展与催化研究方法的发展是密不可分的。特别是在催化新材料和新反应的不断探索过程中 ,催化新表征技术起着很重要的作用。在过去的几十年中 ,特别是自 6 0年代以来 ,催化研究领域发展了一系列催化研究的新方法 ,几乎利用了现代科学发展所派生出来的所有新技术 ,包括基于光 ,声、电、磁 ,电子、原子、离子和热的原理所研制出的现代物理技术。拉曼光谱是一项重要的现代分子光谱技术 ,被广泛应用于化学、物理和生物科学等诸多学科领域 ,是研究物质分子结构的有力工具。 70年代起拉曼光谱被应用于催化领域的研究 ,在担载型金…     

拉曼光谱在感染性疾病诊断中的应用进展

感染性疾病危害人类健康,以及全球公共卫生安全.引起感染性疾病的病原微生物种类非常复杂,已有的检测技术通常检测时间长且检出率低,因此临床上急需可用于快速诊断感染性疾病的检测技术.拉曼光谱(Raman spectroscopy)技术为无标记非侵入式检测,无需复杂的前处理,具有无损伤、检测时间短等优点,在感染性疾病快速诊断中...     

拉曼光谱结合背景扣除化学计量学方法用于汽油中MTBE含量的快速测定研究

应用便携式拉曼光谱仪测量了汽油样本的拉曼光谱,以自适应迭代惩罚最小二乘方法(airPLS)对光谱进行了背景扣除和平滑处理,并选取特征峰区间利用偏最小二乘方法(PLS)建立了预测甲基叔丁基醚(MT-BE)的校正模型。以训练集相关系数和拟合误差及测试集相关系数和预测误差作为判定依据,确定了最佳建模条件。最终训练集相关系数为0.996 0,拟合误差为0.316 1,测试集相关系数为0.996 6,预测误差为0.490 1。结果表明采用便携式拉曼光谱结合化学计量学方法处理,可以满足对汽油中MTBE含量快速检测的要求。     

拉曼光谱技术在现场快检分析领域中的应用

拉曼光谱技术以其操作简单、无损、快速、需样量少和适合含水体系分析等独特优势,加之表面增强拉曼散射技术的高灵敏特性,现已广泛应用于现场快检分析领域。该文从直接检测和间接检测两个方面,通过分析食品安全、刑事侦查、医药管理、环境监测等领域的典型示例,对拉曼光谱技术在现场快检领域中的应用及其研究进展进行了归纳总结,并展望了其在现场快检领域中的发展趋势。     

基于高斯函数卷积的色散型拉曼光谱仪温度校正

色散型拉曼光谱仪易受到温度影响,使测得的光谱重复性变差。针对这个问题,本研究提出了基于高斯函数卷积的温度校正方法。利用标准物质获得光谱仪在不同温度下的仪器响应函数,并以此构造高斯函数,通过卷积运算对温度造成的波数漂移以及分辨率变化进行校正。本方法直接基于拉曼谱分析,机理性强,且无需测量大量样本。利用苯作标准物质,对间二甲苯与汽油样本的拉曼光谱进行温度校正。结果表明,本方法能有效去除温度对色散型拉曼光谱仪的影响,使得不同温度下测得的光谱一致性显著提高。     

表面增强拉曼光谱:应用和发展

表面增强拉曼光谱技术(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种具有超高灵敏度的指纹光谱技术,目前已广泛应用于表面科学、材料科学、生物医学、药物分析、食品安全、环境检测等领域,是一种极具潜力的痕量分析技术。 本文对SERS技术及相关的针尖增强拉曼光谱(Tip-enhanced Raman spectroscopy,TERS),壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy,SHINERS)技术的发展及应用进行了综合评述,并探讨了其未来的研究热点及发展方向。     

Fabrication of a Biocompatible Mica/Gold Surface for Tip-Enhanced Raman Spectroscopy

Tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) is a promising technique for structural studies of biological systems and biomolecules, owing to its ability to provide a chemical fingerprint with sub-diffraction-limit spatial resolution. This application of TERS has thus far been limited, due to difficulties in generating high field enhancements while maintaining biocompatibility. The high sensitivity achievable through TERS arises from the excitation of a localized surface plasmon resonance in a noble metal atomic force microscope (AFM) tip, which in combination with a metallic surface can produce huge enhancements in the local optical field. However, metals have poor biocompatibility, potentially introducing difficulties in characterizing native structure and conformation in biomolecules, whereas biocompatible surfaces have weak optical field enhancements. Herein, a novel, biocompatible, highly enhancing surface is designed and fabricated based on few-monolayer mica flakes, mechanically exfoliated on a metal surface. These surfaces allow the formation of coupled plasmon enhancements for TERS imaging, while maintaining the biocompatibility and atomic flatness of the mica surface for high resolution AFM. The capability of these substrates for TERS is confirmed numerically and experimentally. We demonstrate up to five orders of magnitude improvement in TERS signals over conventional mica surfaces, expanding the sensitivity of TERS to a wide range of non-resonant biomolecules with weak Raman cross-sections. The increase in sensitivity obtained through this approach also enables the collection of nanoscale spectra with short integration times, improving hyperspectral mapping for these applications. These mica/metal surfaces therefore have the potential to revolutionize spectromicroscopy of complex, heterogeneous biological systems such as DNA and protein complexes.     

基于稳健统计的新鲜乳腺组织拉曼光谱分析

采用便携式拉曼光谱仪对新鲜乳腺正常组织、良性组织和恶性组织进行检测,通过稳健统计方法对拉曼光谱数据进行分析处理,建立乳腺组织拉曼光谱标准图谱,根据标准图谱特征峰归纳3类组织的主要区别和特征.在3类乳腺组织中,正常组织有明显的脂类特征峰(1078,1297,1437,1653,1746 cm-1),而在良性和恶性组织中则出现了较明显的蛋白特征峰(1259,1530,1650 cm-1),正常、良性和恶性组织的主要区别集中在1340和1534 cm-1处,应归属为蛋白和类胡萝卜素,这一结果并不能由经典统计方法得出.基于稳健统计建立的新鲜乳腺组织拉曼光谱标准图谱为构建数学模型来鉴别乳腺病灶的性质奠定了基础.     

化学谱图重叠峰检测及基线校正

本文提出一种谱峰曲线与其一个阶差分曲线相结合的算法，经宽松变换处理后，用于区分化学谱图中谱峰的终点是否真正落回到基线上，并由此建立了一种具有健壮性的重叠峰检测方法和及时准确的谱图基线校正方法。由于此算法的阈值参数可以固定，从而保证了重叠峰检测较少地受到人为的影响，进一步提高了化学谱图数据处理的自动化水平。     

Nanoscale Chemical Imaging Using Tip‐Enhanced Raman Spectroscopy: A Critical Review

Methods for chemical analysis at the nanometer scale are crucial for understanding and characterizing nanostructures of modern materials and biological systems. Tip‐enhanced Raman spectroscopy (TERS) combines the chemical information provided by Raman spectroscopy with the signal enhancement known from surface‐enhanced Raman scattering (SERS) and the high spatial resolution of atomic force microscopy (AFM) or scanning tunneling microscopy (STM). A metallic or metallized tip is illuminated by a focused laser beam and the resulting strongly enhanced electromagnetic field at the tip apex acts as a highly confined light source for Raman spectroscopic measurements. This Review focuses on the prerequisites for the efficient coupling of light to the tip as well as the shortcomings and pitfalls that have to be considered for TERS imaging, a fascinating but still challenging way to look at the nanoworld. Finally, examples from recent publications have been selected to demonstrate the potential of this technique for chemical imaging with a spatial resolution of approximately 10 nm and sensitivity down to the single‐molecule level for applications ranging from materials sciences to life sciences.     

表面增强拉曼光谱法测定市售奶粉中的硫氰酸根

本文建立了奶粉中SCN-的表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)分析法,并与离子色谱(Ion Chromatography,IC)法结果进行对比分析。在优化条件下,SERS法的线性范围为0.10~0.60mg/L,检出限为0.05mg/L,方法回收率在70.5%~109%之间,RSD小于9.8%。分别采用SERS法与IC法对比分析了35种不同市售奶粉中的SCN-含量。结果表明,两种方法分析结果的相对比值在0.70~1.06之间,方法之间无显著性差异。相比而言,SERS法简单、快速、准确,能满足奶粉中SCN-的快速检测,在奶粉质量监控等方面具有良好的应用前景。