表面增强拉曼散射光谱在细胞研究中的应用

本文简介了表面增强拉曼散射（SERS）光谱,阐述了单分子探测灵敏度的SERS光谱术在细胞内的应用进展,提出了鼻咽癌细胞的表面增强拉曼散射光谱研究的建议。     

表面等离激元增强拉曼散射（SERS）的机理

被称为"指纹谱"的拉曼谱在生物、化学及医学研究中具有重要应用,特别是在单分子传感方面具有优势。但相对于入射光强,拉曼散射信号强度非常弱,需借助科学手段增强信号,即增强拉曼研究,这主要从增强拉曼信号强度和提高信噪比两方面着手。其中,表面增强拉曼散射(SERS)是其中一支极其重要的研究方向。本文从拉曼散射的基本原理出发,研究了金属微纳结构增强拉曼信号的机理,为基于拉曼信号的高灵敏度传感提供理论参考,并给出了一个实验结果。     

PVDF自供电柔性基底的制备及SERS性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体，加入还原石墨烯，制备了具有电场调制性能的PVDF复合材料，进一步将其与具有表面等离子体性能的银纳米线(AgNWs)相结合，制备了一种自供电柔性表面增强拉曼散射(SERS)基底。通过折叠操作使基底表面带电荷，利用静电引力作用将溶液中带相反电荷的染料分子富集于基底表面后，基底表面银纳米线的表面等离子体共振作用使染料分子的拉曼信号得到增强。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对自供电柔性基底的形貌和结构进行表征，并利用拉曼光谱仪对该基底的拉曼增强性能进行了探究。研究结果表明，该自供电柔性SERS基底集富集-增强于一体，展现出了优异的拉曼增强性能，有望用于环境污染物分子的高灵敏检测。     

配离子与表面增强拉曼散射

分析了银－分子系统的活位和配离子的性质．结果表明，配离子的性质对表面增强拉曼散射具有重要影响．即给银－碱性分子系统或银－酸性分子系统加入Ｃｌ－，Ｂｒ－，Ｉ－等负离子时，ＳＥＲＳ信号分别增强或减弱．     

一种新的表面增强拉曼散射活性基底——在阳极氧化铝模板上用激光脉冲沉积制备镍纳米线

在制备出的阳极氧化铝模板上利用激光脉冲沉积法制得了直径为40nm～70nm的镍纳米线,将镍纳米线涂在栽玻片上作为基底,可以测得很强的苏丹红Ⅱ的表面增强拉曼散射光谱和尖端增强拉曼散射,扩大了表面增强拉曼散射的应用范围,也表明它存在着新的增强方式。同时,用密度泛函理论分别计算了苏丹红Ⅱ的拉曼散射与表面增强拉曼散射的频率。     

混合金银溶胶-分子体系的表面增强拉曼散射活性研究

通过透射电子显微镜考察了作为表面增强拉曼散射活性基底的混合金银溶胶-碱性品红体系的聚集特性,在银胶、金胶和检测分子共存的条件下,对它们不同的混合顺序会导致体系不同的聚集特性．从而引起表面增强拉曼散射增强效应的变化。跟纯银胶相比,添加了金胶的混合金银胶体系能够有效的增强碱性品红分子的表面增强拉曼散射效应。     

一种适于水相中使用的表面增强拉曼散射基底的制备

利用自组装技术和银镜反应给出了一种制备表面增强拉曼散射基底的新方法.以自组装的方法在玻璃基片上组装巯丙基三甲氧基硅烷分子膜,利用这层分子膜使银纳米颗粒与基底表面形成较强的化学键结合.通过优化银镜反应条件,得到了可以长时间在水相中使用的高活性表面增强拉曼散射基底.结果显示其检测灵敏度可达单分子层,且具有很好的稳定性和重复性.     

银镜衬底的表面增强拉曼散射机制研究

研究了不同粗糙度的银镜对不同分子的表面拉曼增强效应,实验结果表明：在吸附分子与银镜之间同时存在物理增强和化学增强两种机制,物理增强与银镜衬底的表面粗糙度有关;化学增强则与吸附分子的化学性质有关,总的增强效果因分子而异。     

单晶硅表面键合菁染料的表面增强拉曼散射

用表面增强拉曼散射技术研究单晶硅表面键合光敏染料，可获得信噪比强的ＳＥＲＳ图。因染料分子中含有孤对电子的氮原子和起增强作用的银离子相互作用，使Ａｇ＋成为连结染料分子间的锁，增加染料分子极化率，使拉曼散射截面积增大，从而起到增强效果的作用。     

有序金纳米阵列的可控制备及其表面增强拉曼光谱

介绍了一种大面积规则有序、结构可控、灵敏度高、稳定性良好、制备方法简单且易操作的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS) 活性基底. 以阳极氧化铝(anodic aluminum oxide, AAO) 模板一次氧化后形成的有序凹坑阵列为模板, 采用真空镀膜技术, 制备了有序的金纳米帽阵列SERS 活性基底, 并以罗丹明6G (Rhodamine 6G , R6G) 为探针分子, 测试和分析了该SERS 活性基底的表面增强拉曼光谱的特性. 结果表明, 这种SERS 活性基底对罗丹明6G 的拉曼散射信号可达到10⁷, 具有较好的增强作用. 该纳米帽阵列结构在1 363 cm⁻¹处的增强效果是相同厚度的普通金膜的7 倍, 且稳定性良好, 并且在放置6 个月之后, 其增强效果基本不变, 可用于化学物质和生物分子的痕量分析.     

电化学沉积Rh制备紫外拉曼活性基底

Rh在紫外激发区间有着较强的表面增加拉曼散射(SERS).用循环伏安法研究了RhCl3溶液中Rh3 在Au电极上的电化学还原行为,用恒电位阶跃法在Au基底上制备了Rh沉积层,并用场发射扫描电子显微镜、能谱及电化学方法对得到的沉积层进行了表征.结果表明,在所选择的电位下用电沉积方法能够在金表面得到均匀的Rh沉积层,该沉积层保持了金属Rh原有的电化学特性.采用电化学方法通过先粗糙Au电极再沉积Rh的策略,可以制备粗糙的Rh表面作为紫外SERS基底.拉曼光谱实验表明,以吡啶为探针分子,该基底具有很好紫外SERS活性.     

表面增强拉曼光谱研究尼古丁与金属纳米粒子的相互作用

以金、银纳米及Au@Ag、Au-Ag合金复合纳米粒子为基底,研究尼古丁分子的表面增强拉曼光谱,讨论分子在4种纳米粒子表面的作用方式及可能的吸附取向.结果表明,分子在金纳米和Au-Ag合金纳米粒子表面的吸附取向相同——垂直吸附,不同的是与金纳米粒子形成了稳定的N-Au键;由于银纳米粒子和Au@Ag核壳纳米粒子表面均富含大...     

Surface-enhanced Raman scattering on dual-layer metallic grating structures

Dual-layer Metallic grating (DMG) structures as surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates are studied using ben-zenethiol as the probe analyte. The DMG structure consists of a SiO₂ grating and 100-nm-thick gold coating layers. An enhancement factor of 10⁵ is achieved by optimizing the SiO₂ grating height within the range from 165 to 550 nm. The enhancement factor dependence on the SiO₂ grating height is due to the surface plasmon excitation, which is dependent on the polarization of the incident light, and confirmed by finite difference time domain simulations. This study demonstrates the advantages of high uniformity, reproducibility and sensitivity in the DMG structures for SERS applications.     

Near-field coupling and SERS effects of palladium nanoparticle dimers

The linear optical properties and the surface-enhanced Raman scattering (SERS) effect of spherical palladium nanoparticle dimers are analyzed theoretically using generalized Mie theory. The calculation results demonstrate that the near-field coupling effect greatly influences the absorption, scattering and extinction spectra of nanoparticle dimers. The surface plasmon resonance wavelength red-shifts dramatically as the separation between nanoparticles decreases. Because of the near-field coupling between nanoparticles and the size effect, the maximum SERS enhancement factor at the ‘hot spot’ between palladium nanoparticle dimers is as high as 10⁷–10⁸, while the averaged SERS enhancement factor over the entire nanoparticle surface is in the range of 10⁵–10⁶. The deviation between the position of the peak in the extinction spectrum and the wavelength for maximum surface-averaged enhancement for the Pd nanoparticle dimers indicates that localized surface plasmon resonance has different influences on the far and near fields. These theoretical results may help to reveal the relationship between the far and near fields, as well as understand the mechanism of electromagnetic enhancement in the surface-enhanced scattering of transition metals.     

基于金纳米颗粒痕量沙丁胺醇的表面增强Raman散射光谱

用优化的Turkevich方法制备直径为50~60 nm的金纳米颗粒,  并通过表面增强Raman散射技术检测浓度为10^-3~10^-5 mol/L的痕量沙丁胺醇分子. 结果表明: 最低检出限为5×10^-5 mol/L, 在100~750  μmol/L范围内, Raman光谱强度与浓度具有较好的线性关系, 相关系数R²=0.996 57, 但在更宽泛的浓度范围内不满足线性关系;  基于金纳米颗粒表面增强Raman散射光谱方法可实时、 快速检测痕量沙丁胺醇分子.     

席夫碱化合物在银溶胶上的吸附状态研究

合成了系列席夫碱化合物,研究了它们的表面增强拉曼光谱,傅立叶变换拉曼光谱,探讨了它们在银溶胶上的吸附状态和表面增强机理,发现这类化合物以化学吸附模式为主,为进一步研究它们在生物体系中的作用方式提供依据。     

SERS mechanism of nickel electrode

Based on the theoretical model for the twodimensional arrays, the dependence of the surface-enhanced Raman scattering (SERS) effect of nickel electrode, especially the ordered two-dimensional nanowires, on the incident photon energy in the range of 0.6–4.0 eV are analyzed, and most of the works are focused on the effect of the shape of nano-particles. The theoretical analysis shows that nickel can exhibit weak surface-enhanced Raman scattering effect when the surface is roughened properly, and the enhancement factor is about 10²–10⁴. Compared to the typical highly SERS-active Ag substrate, the SERS of nickel does not show the character of surface plasma resonance of the metal. The calculated result shows that the lightning-rod effect contributes the most to the SERS of Ni nanowires in the EM mechanism. The theoretical prediction is in good agreement with the experimental result qualitatively and may be instructive to finding a new method to fabricate the SERS-active transition-metal substrate.     

基于石墨烯复合薄膜的等离激元传感研究进展

 做为由单层碳原子紧密堆积而成的六边形蜂窝状二维晶体,石墨烯具有高载流子迁移率、良好的生物兼容性和优异的化学稳定性。本文简要综述了石墨烯-金属纳米粒子复合薄膜在表面增强拉曼散射研究进展,以及石墨烯等离激元的激发方式和传感性能。在可见光波段,石墨烯和金属纳米粒子之间的耦合使复合薄膜具有强的光学吸收和局域电场增强,从而使复合薄膜可以作为高灵敏的表面增强拉曼基底。在中红外波段,除可以利用石墨烯微纳结构激发等离激元,还可以对介电基底进行微纳加工利用波导模式激发,使得石墨烯等离激元可能用于折射率传感。讨论了石墨烯基复合薄膜研究过程中面临的机遇和挑战,展望了其在表面增强拉曼和传感方面的应用前景。     

聚多巴胺/银复合纳米粒子的制备及其在细胞荧光/表面增强拉曼双成像中的应用

提出了一种具有荧光/表面增强拉曼光散射(SERS)双成像能力的复合纳米粒子的简便制备方法.在银纳米粒子表面修饰上4-巯基吡啶,再在其表面包裹聚多巴胺膜并吸附罗丹明6G.选择合适的激发波长,获得了良好的细胞的荧光和SERS图像,研究了肿瘤细胞的荧光/SERS双成像与药物释放.这种具有荧光/SERS双成像能力的复合纳米粒子有望在生物体成像和药物控释等领域获得应用.     

从废旧DVD光盘到电化学方法可控的SERS基底

表面增强拉曼散射（SERS）光谱是一种高灵敏的检测技术，但制备高活性和低成本的SERS基底仍然是一大挑战.采用低成本的商业数字视频光盘（DVD）作为载体，用电化学技术原位合成金-银（Ag-Au）复合纳米结构作为SERS基底.通过电化学粗糙化技术，无需添加硝酸银（AgNO₃）和四氯金酸（HAuCl₄）前驱体溶液，就可以在DVD光盘上的沟槽状金银反射层表面上得到Ag-Au轨道团簇形态.经过一系列表征和优化，研究了Ag-Au复合纳米结构的SERS性能.结果表明：这种DVD衍生的SERS基底对不同的拉曼探针分子均表现出优异的增强性能、高均匀性（相对标准偏差（RSD）为7.88％）和出色的稳定性.这种简便高效的制备方法以及较高的SERS活性，使得DVD衍生的SERS基底成为开发便捷和一次性传感平台的较佳选择.