镍电极的表面增强拉曼散射机理初探

采用二维阵列椭球模型对镍金属的表面增强拉曼散射（SERS）机理进行分析，讨论了镍电极特别是具有有序纳米结构的镍电极在0.6～4.0eV的入射光子能量范围的SERS行为，并着重分析了纳米粒子的形状对其SERS电磁增强因子的影响，计算表明，经过合适的表面粗糙后的镍电极能产生约10^2～10^4的增强因子，镍体系与典型的、具有强SERS活性的银金属相比，其SERS行为无明显的表面等离子体共振特性，避雷针效应在电磁场增强机理的贡献方面起着决定性作用，该理论分析与实验结果可较好地吻合，对制备和发展高SERS活性的过渡金属基底具有一定的指导意义。     

壳隔离纳米颗粒增强拉曼光谱方法

<正>表面增强拉曼散射(SERS)是一项强有力的光谱探测技术,相对于单分子荧光光谱,它可以提供非破坏性、超灵敏、单分子水平的探测信息.可是,基于银、金、铜等金属衬底实现拉曼效应对表面粗糙和纳米颗粒形状的需求,限制了SERS的实际应用.一些方法扩展了这项技术可针对更广泛的衬底,最为显著的是探针增强拉曼光谱探测方法(TERS).利用该项技术,需探测物质可以位于一般衬底上,衬底上的纳米金探针起到了拉曼信号放大器的作用。     

电位平均SERS技术研究物种在整个吸附电位区间的行为

表面增强拉曼散射(SERS)技术是原位研究电化学界面结构的重要谱学工具,但是SERS技术存在一严重的不足之处,即无法在表面物种的整个吸附电位区间定量(半定量)地研究其覆盖度与电极电位的关系。例如,要获得SCN~-弱吸附在银电极上(在电位负于—0.9Vvs SCE的区间)的SERS信号十分困难,尽管电化学测试表明,在此电位区间     

富氧缺陷半导体氧化物的优异SERS性能

<正>中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所赵志刚研究员与苏州大学耿凤霞教授研究团队合作的最新研究成果,以"Noble metal-comparable SERS enhancement from semiconducting metal oxides by making oxygen vacancies"为题于2015年7月17日在Nature Communications在线发表该成果成功地从材料化学的角度找到了提升半导体化合物表面增强拉曼光谱(SERS)性能的方案.20世纪70年代,人们发现吸附于粗糙银电极表面的吡啶分子有着显著增强的拉曼光谱信号,这成为SERS技     

聚合物电解质包裹金核银壳纳米棒制备双模式光学细胞成像探针

报道了一种新型的荧光及表面增强拉曼散射(SERS)双模式光学成像探针. 该探针以金核银壳纳米棒为SERS增强基底, 其表面标记拉曼分子产生SERS信号. 随后通过层层吸附的方法在标记了拉曼分子的金核银壳纳米棒表面包裹聚合物电解质. 最后在聚合物电解质层上连接异硫氰酸荧光素产生荧光信号. 将探针置入HeLa细胞, 实现了荧光、SERS双模式成像. 该探针具有以下优点: (1) 能产生荧光、SERS两种信号, 实现双模式光学成像; (2) 金核银壳纳米棒具有优异的SERS增强能力, 使得探针进入活细胞后仍能提供高信噪比的SERS信号; (3) 聚合物电解质在形成隔离层避免荧光信号被金属淬灭的同时, 提高了探针的生物兼容性. 这种双模式光学成像探针在药物输运和肿瘤靶向等研究中具有重大的应用前景.     

用表面增强拉曼散射、红外反射吸收光谱及X-射线电子能谱研究咪唑在金属银表面的配位聚合反应

咪唑与金属离子形成的配合物不但因作氧化-还原催化剂受到人们的重视,而且具有重要的生物化学意义。但是金属银与咪唑的直接反应迄今未见报道。采用表面增强拉曼散射光谱(SERS)及红外反射吸收光谱,可以直接观察到咪唑在银表面的单分子层的结构。用X-射线光电子能谱(ESCA)对咪唑与银的化学反应作进一步的研究,研究结果证实了从SERS谱及R-A IR谱得出的结论。     

g/TiO_2复合纳米粒子的表面增强Raman散射效应

用光化学的方法合成得到Ag/TiO2 复合纳米粒子 ,其尺寸约为 40nm .表面沉积的银簇表现出典型的等离子体共振吸收 ,但由于TiO2 的影响使得吸收峰宽化和红移 .Ag/TiO2 复合纳米粒子体系有表面增强Raman散射 (SERS)效应 ,这一方面拓展了SERS的范围 ,另一方面也为金属、半导体相互间作用的研究提供了依据 .     

粗糙表面激光散射镜反射方向的边凸现象

1987年,O’Donnell和Mendez首次观察到激光(6328A)在具有较大统计斜率的金属粗糙表面上的后向散射增强效应。Kirchhoff近似的单次散射理论和微扰动理论,都不能得出这种效应。然而全波理论、Monte—Carlo方法和Kirchhoff多次散射理论以及更精确的实验,则对后向散射增强效应作了解释,说明产生后向散射增强的主要原因是由于在粗糙表面上发生了多次散射。     

2,2′菁染料聚集体表面增强拉曼散射效应

菁染料常用于感光敏化剂和生物荧光探针。但近年来,实验发现菁染料的J聚集体表现出特殊的光学和非线性光学性质,这对光通讯、光计算机等领域的应用具有潜征的意义,因而又引起了人们的兴趣。目前人们对菁染料J聚集体的动力学发光行为的研究做了大量工作。本文则研究了1,1′-二乙基-2.2′菁染料(简称2,2′菁染料)J聚集体吸附于银胶体的表面增强拉曼散射(SERS)效应,首次观察到增强的泛频和组合频等高阶拉曼散射,讨论了其增强机理及J聚集体的吸附特点。     

钯纳米粒子体系中的近场耦合与SERS效应

利用广义米氏散射理论(Generalized Mie)从理论上系统研究了球形钯纳米粒子二聚体的线性光学性质及其表面增强拉曼散射效应. 计算表明, 粒子间的近场耦合效应对粒子对的吸收、散射和消光光谱影响显著, 其表面等离子体激元共振峰的位置随粒子间隔的变小而显著红移. 在耦合效应和尺寸效应的共同作用下, 钯纳米粒子二聚体中“热点”位的最大SERS增强因子可达到107~108, 表面平均SERS增强因子可达105~106. 通过对远场和近场的对比研究, 发现消光谱与粒子间的近场增强谱的谱型大致相同, 但消光谱的极值峰位与SERS的最大增强峰位之间存在一定的偏离, 这显示了表面等离子激元共振对远场和近场的不同影响, 我们对此进行了讨论. 相关结果对揭示远场与近场的关联性及探索过渡金属体系中表面增强散射的电磁场增强机理有较重要的科学意义.     

血蓝蛋白及其与NO反应的SERS研究

表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)方法是近些年发展起来的一种高灵敏度的技术,对生物分子低至10~(-8) mol/l浓度的样品就可以获得高分辨率的谱图。血蓝蛋白Hc(Hemocyanin)是一种具有输氧功能的蛋白质,通过其中酪氨酸酚氧基     

表面增强拉曼光谱技术在肿瘤标志物检测中的研究进展

恶性肿瘤已严重威胁我国居民健康,而肿瘤标志物的灵敏、准确检测对于癌症的早期诊断、治疗及预后评价至关重要.因此,探究一种灵敏、准确、快速、无创的检测技术,具有十分重要的临床意义.表面增强拉曼光谱(SERS)是利用光与金、银等纳米结构材料相互作用产生很强的表面等离子激元共振效应,可显著增强吸附在纳米结构表面上分子的拉曼信号,以超灵敏获取样品自身或拉曼探针分子丰富的指纹图谱.该技术具有非侵入性和灵敏度高、选择性好、分析速度快、水干扰小等独特优势,使其在生命科学、临床检验等方面具有良好的应用前景,成为了一种极具潜力的生物检测技术.本文主要综述了近5年SERS技术在蛋白质类、酶类、核酸类、细胞类、组织类、气体类和其他类肿瘤标志物检测中的研究进展,分析了该技术在生物检测中亟待解决的问题与挑战,并对其未来的发展前景进行了展望.     

金钯不对称纳米结构合成及其表面增强拉曼光谱

金钯双金属纳米结构由于独特的光学-催化协同耦合性质而受到广泛关注,在太阳能转化存储、多相催化、光电器件、生物成像、医学诊疗等领域展现出重要的应用价值.但具有协同性质的金钯纳米材料的合成制备仍然面临巨大挑战.本研究发展了溶液和固体表面上制备金钯纳米结构的两种方式.在金纳米棒种子溶液中,通过调控铜离子的浓度,制备了具有不对称钯分布的金钯凹角长方体和哑铃型纳米结构.研究揭示铜离子可以竞争吸附到金纳米棒表面,调控钯沉积到金棒表面的界面能,诱导钯在金棒表面的成核生长逐渐由外延生长向不连续分散生长模型转换,最终实现了金钯不对称纳米结构的制备.在固体表面介导的合成中,以固体表面支持的自组装金八面体单层为种子,通过控制生长溶液中的钯含量,制备了一系列不同钯负载量的金钯纳米结构.实验揭示由于固体表面的位阻效应,钯优先在背离固体基底的金八面体表面上成核生长,因此制备的金钯纳米结构具有不对称性.通过不同钯负载量下金钯纳米结构表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)的研究,获得了具有最优SERS性能的金钯异质组装基底结构,并实现了该基底催化对硝基苯硫酚加氢反应过程的原位SERS监测.预期本研究发展的金钯不对称纳米结构合成方法将在多相催化等领域发挥重要作用.     

镧La^3＋与1,10—二氮杂菲配位化合物的三阶非线性光学效应研究

运用Z Scan技术首次测量并研究了 1,10 二氮杂菲、硝酸 [二 (1,10 -二氮杂菲 )合镧 (III) ]、硝酸 [一 硝酸 一 氟脲嘧啶 二 (1,10 二氮杂菲 )合镧 (III) ]乙醇溶液的非线性折射率n2 ,计算了三阶非线性光学极化率 χ( 3) 和〈γ〉 ,并对稀土金属离子镧La3 引起 1,10 二氮杂菲三阶非线性光学效应的增强机制做了初步的探讨 ,为合成具有强三阶非线性光学效应的稀土金属有机配位化合物提供信息 .     

用表面增强拉曼散射探测Bi~(3+)离子对表面络合物的作用

络合物在金属表面上的形成是一个基本而又重要的过程。对表面络合物相应结构的阐述,无论对于固液界面性质的研究,还是固体表面化学反应、表面相变及催化机理等方面的研究,都有着广泛的实际意义。表面增强拉曼散射(surface-enhanced raman scattering,简写SERS)自发现以来,由于其高灵敏度和易检测等优点,已经成为研究和实时监测表面上分子振动光谱的有力工具。用SERS研究络合物及金属表面形成的络合物也有一些报     

基于表面增强拉曼光谱技术的肿瘤标志物检测进展

肿瘤标志物是反映肿瘤发生情况的物质,与肿瘤诊断、治疗与监测息息相关,肿瘤标志物检测是肿瘤早期筛查的有效手段.随着精准医疗时代来临,对肿瘤标志物检测技术的要求不断提高,表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)技术利用纳米粒子间的局域表面等离激元共振效应,增强分子光谱信号,提高检测灵敏度和准确度,成为了肿瘤标志物检测技术研究的热点,在生物医学、临床诊断等领域具有极大发展潜力.本文以组织检测和液体活检为分类,综述了近5年基于SERS肿瘤标志物检测的研究进展,并提出了通过样品处理、基底改进和探针制备等方式提升标志物检测灵敏度、特异性的思路.同时,本文对SERS技术在临床应用中面临的挑战和发展进行了分析与展望,以期开发出更具潜力的检测技术.     

激光修饰金刚石膜的表面抛光技术

化学气相沉积(CVD)金刚石为多晶材料,其表面多为杂乱分布晶粒的堆积,尤其是金刚石厚膜,其表面堆积的大晶粒显露出明显的棱角,表面相当粗糙.而金刚石膜在电子学等领域的应用要求其表面具有较好的光洁度,以便形成良好的接触表面.同时受到合成工艺条件的影响,使生长的膜在厚度的一致性方面很差,特别是用灯丝热解CVD(HFCVD)和电子增强CVD(EACVD)方法合成的金刚石膜,一般膜厚度的不均匀性在平均厚度的±20%范围内变化(表面积为1cm×1cm).这种表面粗糙厚度不一致的膜不能直接得到应用,否则由于接触和厚度的一致性差而造成的缺陷将完全掩盖金刚石膜在电子学等领域的应用优势,其效果可能比不用金刚石膜还差.因此对金刚石膜表面必须进行抛光以获得较好的光洁度,同时要解决厚度一致性差的问题.     

表面增强拉曼散射研究聚丙烯腈在粗糙银表面的低温环化及石墨化

聚丙烯腈(Polyarylonitrile,PAN)在加热条件下会形成共轭杂环结构,进一步的脱氢芳香化过程会形成稳定的梯形结构,经上千度的高温处理可制取高性能的类似于石墨结构的碳纤维。最近人们的注意力集中在金属表面上PAN的化学反应。我们用表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)技术研究了PAN吸附在Ag表面的化学     

镧La3+与1,10-二氮杂菲配位化合物的三阶非线性光学效应研究

运用Z Scan技术首次测量并研究了 1,10 二氮杂菲、硝酸 [二 (1,10 -二氮杂菲 )合镧 (III) ]、硝酸 [一 硝酸 一 氟脲嘧啶 二 (1,10 二氮杂菲 )合镧 (III) ]乙醇溶液的非线性折射率n₂ ,计算了三阶非线性光学极化率 χ⁽³⁾ 和〈γ〉 ,并对稀土金属离子镧La³⁺ 引起 1,10 二氮杂菲三阶非线性光学效应的增强机制做了初步的探讨 ,为合成具有强三阶非线性光学效应的稀土金属有机配位化合物提供信息 .     

分子印迹表面增强拉曼散射传感器的构建与应用

分子印迹表面增强拉曼散射(MI-SERS)传感器,将具有构效预定性、识别特异性和应用普遍性的分子印迹聚合物(MIPs)作为识别元件,结合表面增强拉曼散射(SERS)光谱检测技术的指纹识别、无损、高灵敏和快速的优良特性,提高了传感器的分析性能,为复杂基质痕量分析提供了新方法. MI-SERS传感器凭借高效、精确、无损等成为新兴的研究热点,在环境监测、食品安全、生物医药等领域显示了广阔的发展前景.本文综述了MI-SERS传感器构建与应用的新进展.首先,介绍了基本的传感机理,以及根据使用场景、操作过程和检测模式进行的结构分类.然后,从MIPs制备策略和SERS基底改良入手,阐述了提高传感器性能的印迹策略和条件优化方法,并探讨了传感器的即时检验应用.最后,提出了MI-SERS传感器在稳定性、增强机理、普适性、绿色可持续性方面可能面临的挑战,展望了其构建和应用前景.