基于SERS法的苹果中农药残留的定性及定量分析

使用共焦显微拉曼光谱仪,结合表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)技术,采集含有农药马拉硫磷和二嗪农的苹果汁样本的基于银纳米溶胶的表面增强拉曼光谱,采用距离匹配和判别分析的方法对其进行定性分析。然后结合偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)方法对两种农药的表面增强拉曼光谱分别进行数学建模分析。结果表明表面增强拉曼散射(SERS)技术对无损快速定性分析马拉硫磷和二嗪农具有较高的准确性,而定量分析二者的含量也具有较高的可行性。     

金微/纳颗粒阵列的SERS效应研究

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,简称为SERS)能够提供有机分子的指纹特征信息,且具有灵敏度高和响应时间快等优点,是一项具有发展前景的分析技术。纳米结构SERS基底是获得SERS信号的关键。本文利用简便的电沉积方法在硅片上制备大面积的金微/纳颗粒阵列。金纳米颗粒之间存在大量狭小的纳米间隙,在光激发下产生大量的SERS热点,从而具有很高的SERS灵敏度。而且,这种金微/纳结构具有高结构稳定性和化学稳定性。该结构对浓度低至10-12 M的罗丹明6G(R6G)具有很高的SERS灵敏性,且具有很好的SERS信号均匀性。利用这种微/纳结构阵列SERS基底,实现对水中低浓度农药甲基对硫磷的成功检测。这表明我们制备的金微/纳颗粒阵列在检测环境中的毒性有机物污染物方面具有潜在的应用前景。     

PVDF微孔滤膜负载金纳米粒子用于牛奶中三聚氰胺的SERS快速检测

本文报道了一种利用聚偏二氟乙烯(Polyviny Lidene Fluoride,PVDF)微孔滤膜为载体的三聚氰胺(Melamine,MAM)的简便快速痕量分析技术。通过柠檬酸钠还原法制得平均粒径为30nm的纳米金溶胶,加入不同浓度的三聚氰胺后金纳米粒子快速聚集,这种纳米金聚集体可以通过简便快捷的过滤技术截留在PVDF微孔滤膜表面,进而用于SERS检测,在水溶液中最低检测浓度为0.05mg/L。我们进一步在牛奶样品中进行检测,在牛奶中检测限可以达到1mg/L,满足大部分国家规定的婴儿配方食品中三聚氰胺的限量值为1mg/kg的参考标准。该分析方法制备过程简单、成本低廉、总分析时间短,易于实现现场快速灵敏检测,应用前景广阔。     

贵金属纳米结构为敏感层的锥形光纤探针及其SERS活性

表面等离激元纳米结构与便携式光纤拉曼系统相结合,在液体样品和生物活体组织的快速、实时监测上有较好的应用前景。其核心技术是将具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的贵金属纳米结构耦合到光纤探针表面。本文基于共价键结合原理,将3-巯丙基三甲氧基硅烷通过与锥形光纤探针表面的硅羟基形成共价键修饰在光纤上;同时,硅烷偶联剂末端的巯基与金或银纳米结构形成Au-S或Ag-S共价键,将金纳米粒子和银纳米立方体牢牢吸附到光纤探针表面。这种SERS光纤探针具有很高的稳定性(SERS信号相对标准偏差低于3%),对农残甲基对硫磷的敏感度达到10纳摩尔,对污染物的远程、便携式在线检测具有重要意义。     

胞嘧啶核苷在纳米银膜上的NIR-SERS光谱检测

采用一种高活性的纳米银膜作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,以近红外激光(785 nm)作为激发光源,对胞嘧啶核苷(胞苷)水溶液(10-2～10-8 mol·L-1)进行了近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)光谱检测。实验结果表明,当胞苷水溶液浓度等于或低于10-7 mol · L-1时,可在300～2 000 cm-1范围内获得信噪比较好的NIR-SERS光谱。将胞苷水溶液(10-2～10-5 mol · L-1)分别滴在10片不同的纳米银薄膜上进行检测,结果表明该纳米银膜体现出了较好的光谱重现性。通过对纳米银膜表面形貌进行表征发现聚乙烯醇(PVA)包覆的纳米银颗粒在铝片表面形成“草状”结构。并通过对吸附了胞苷分子的纳米银膜进行紫外-可见光反射光谱检测,发现在800 nm处出现等离子共振峰。因此采用785 nm的近红外激光作为激发光时,该体系能够体现出强烈的表面等离子共振(surface plasmon resonance, SPR)特性。同时采用DFT-B3LYP/6-311G对胞苷分子进行了拉曼光谱计算,计算所采用入射光波长为785 nm,通过计算结果与实验测得的胞苷固体的拉曼光谱对比发现在300～2 000 cm-1范围内两者匹配得较好,进而对其振动进行了归属。最后通过比较胞苷的拉曼光谱和NIR-SERS光谱对胞苷分子在纳米银膜上的可能吸附方式进行了分析。分析结果表明胞苷分子主要为其核糖部分吸附纳米银颗粒上,同时该分子的17NH₂基团可能靠近局域电磁场增强区域。     

纳米二氧化硅体内与体外氧化应激及细胞毒性实验研究

研究了纳米二氧化硅(SiO2)体内及体外氧化应激损伤及细胞毒性作用及机制.体内实验采用ICR小鼠,纳米SiO2经口灌胃染毒3次,检测肺组织中MDA(丙二醛)和SOD(超氧化物歧化酶)含量,观察纳米SiO2对小鼠肺的氧化应激毒性.采用体外培养的小鼠上皮细胞(JB6细胞),观察不同质量浓度纳米SiO2染毒后的细胞形态改变,通过蛋白免疫印迹实验检测纳米SiO2是否通过FAS信号途径引起细胞凋亡.研究结果表明:纳米SiO2经口染毒后对小鼠肺具有氧化应激损伤作用,表现为随染毒剂量的升高,肺组织中MDA产生量增加,呈一定的剂量-反应关系.同时,肺组织内SOD水平总体趋势降低,但是差别未见统计学意义.体外培养细胞实验中,纳米SiO2染毒后可引起细胞出现凋亡并呈空泡样变.蛋白免疫印迹实验中,纳米SiO2可引起FAS信号蛋白表达量明显上升,但是FADD表达水平并不升高.     

纳米TiO2/P（BA-MMA）复合乳液的合成与表征

采用硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MPS)枝接在纳米TiO2粒子表面进行增加憎水性的化学改性,得到表面包覆大约10.71%的MPS的纳米TiO2粉体。添加改性TiO2,通过细乳液聚合制备纳米TiO2/P(BA-MMA)复合乳液并进行表征。结果表明:与P(BA-MMA)相比,TiO2/P(BA-MMA)材料有更高的聚合物的热稳定性,其最大失重速率温度提高了10℃左右;有更好的耐水性,浸泡50h吸水率由16.6%降至6%;有更好的力学性能,瞬间抗拉强度达11MPa。     

溶剂热法制备CdTe纳米带及其机理分析

本文以氯化镉(CdCl2·2.5H2O)、碲粉(Te)为源,硼氢化钾(KBH4)为还原剂,使用溶剂热法制备了厚100nm左右,宽200～400nm,长2～3μm的碲化镉(CdTe)纳米带.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见吸收光谱(UV-vis spectra)等测试手段对产物的物相、形貌及光学性能进行了表征.研究了不同的反应温度、镉源和反应时间对产物物相和形貌的影响,并初步推测了带状产物的形成机理.发现产物形貌随温度升高由带状变为颗粒状.不同镉源对带状形貌的形成有很大影响,用Cd粉为镉源时,无法得到带状CdTe产物.反应时间较短时,产物为棒状和无定形颗粒,反应时间过长,产物尺寸差异变大.对光学性能表征时发现CdTe带状产物的紫外吸收出现了一定的蓝移,禁带宽度与块体材料相比偏大了0.4eV.     

CdS半导体纳米晶体高强度激发下光谱特性研究

CdS半导体微晶作为代表性介观材料(mesoscopic material)其光学吸收和发光与量子尺寸效应的关系已经得到广泛研究[1-4],发现随着CdS微晶尺寸减小,CdS本征吸收和发射带呈现显著蓝移.Rossetti等人[3]和Y.Wang等人[4]分别通过对溶胶、沸石、聚合物和玻璃中CdS纳米晶体的光致发光测量研究了发光来源以及发光与尺寸的关系,确定了两个宽带发光分别属于带隙发光(350-500nm)和表面态或缺陷发光(500-700nm).本文首次报道了利用溶胶凝胶方法制备的钠硼硅中纳米尺寸CdS晶体高激发功率条件下的发光光谱测量结果,观察到随激发功率增加发光光谱兰移和线宽明显宽化,讨论了其物理机制.     

发展固态量子信息与计算的实验研究

量子计算与量子信息是21世纪基础和应用科学研究的一大挑战.要实现实用意义上的量子信息和量子计算,必须解决量子比特系统的可拓展性问题.基于现代半导体技术的固态量子系统,其应用和最终产业化的可行性较高.然而,固态量子体系受周边环境的影响比较严重,控制其退相干,维持其量子状态的难度更高.实验固态量子计算的研究是个新的领域,尚无实用的技术和方法. 文章介绍了中国科学院物理研究所固态量子信息和计算实验室近几年来新开辟的自旋、冷原子、量子点(包括原子空位)、功能氧化物和关联体系等固态量子信息的新载体和同量子计算与量子信息相关的科学与技术难题的实验研究.