挑战化学成像极限:世界最高分辨率的单分子拉曼成像

正[本刊讯]近日,中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室董振超研究小组在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米。Nature于2013年6月6日在线发表了这项成果。光被散射后,频率会发生变化,而频率的变化情况取决于散射物质的特性,这是物理学上著名的拉曼散射。拉曼散射中包含了丰富的分子振动结构的信息,不同分子的拉曼光谱的谱     

利用金属纳米线表面等离子体的传导实现表面增强拉曼散射的远程激发

由于表面等离子体共振,贵金属纳米颗粒在入射光的激发下可以产生很强的局域电场,当两个贵金属纳米颗粒或者贵金属纳米颗粒与纳米线相距很近时,在其之间的间隙会产生巨大的电磁场增强作用,从而增强分子的拉曼散射强度,甚至能探测到单个分子的拉曼信号.而表面等离子体除了可以在金属平面上传播外,也可以在贵金属纳米线上传播.当将激光束聚焦到银纳米线的     

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     

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。     

C60·2CHBr3的制备和振动谱

用溶液法制备出C60@2CHBr3多晶粉末. 用Raman散射光谱和红外吸收光谱对C60@2CHBr3振动谱进行了研究. Raman散射光谱观察到C60分子Ag振动模式的红移(4～5 cm-1), Hg(1)模式基本不变. 对模式红移的进一步分析表明C60分子可能从H原子上获得少量电子. 在红外吸收谱中, C60分子F1u振动模式的峰位在CHBr3掺杂前后没有变化. 但CHBr3的红外吸收谱线发生了显著变化. C-Br键伸缩振动红移约4 cm-1, C-H扭曲振动的红外吸收明显减弱, C-H伸缩振动完全消失. 这些结果表明CHBr3与C60分子间存在不可忽略的相互作用, 并且最强的作用发生在H原子与C60分子之间. 这些作用的存在除了引起本文所报道的振动谱的变化外, 还将引起电子态的变化. 从而可为阐明C60@2CHBr3在场效应下的117 K超导转变机理提供重要的线索.     

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.     

H2Se分子的振转能级理论研究

H_2Se是研究分子振转高激发态的典型范例之一.Flaud等利用高分辨Fourier变换光谱观测到振转能级,Ulenkov等报道了一些振动频率的同位素位移值.利用实验光谱,Jensen和Kozin Halonen等优化了H_2Se分子的势能面.Kozin和Jensen计算出转动能级的四度成簇结构 最近,我们建立了一种用振动自洽场-组态相互作用(SCF-CI)方法通过实验振动光谱优化三原子分子势能函数的理论方法,并用此法已优化了H_2O和NO_2体系的势能面.本文将利用Flund等最近在高分辩Fourier变换光谱仪上观测到的18个振动能级优化H_2Se分子的势能面,然后用新确定的势能面研究分子的局域模振动态和振动频率的同位素位移效应.     

原子-分子散射的GES理论

原子-分子散射的Sudden(Energy sudden and Infinite order sudden)理论在研究非弹散射及反应散射方面都已取得了一些令人满意的结果,但是Sudden理论在处理阈能散射时却遇到了困难,因此近几年不断有人提出了对Sudden理论的修正。本文从原子-分子散射的Lippmann-Schwinger方程出发,通过对全Green算子的恰当数学处理,导出了原子-分子散射的GES(Generalized Energy Sudden)理论的散射振幅的明确数学表达式,它不仅解决了阈能散射的困难,也适合于处理较低能量的散射问题,且具有明确的物理意义。     

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.     

稳定同位素(13)~C标记C_(60)的制备及光谱性质

富勒烯纳米材料因其独特的结构和生物活性在生物医学领域广受关注,然而真正实现它们的商业化应用,仍需要进一步地研究,解决关键的生物安全性问题.本文利用电弧放电法,以稳定同位素13C直接替位掺入C60碳笼上的骨架碳原子,合成了13C-C60,确定了稳定同位素13C的掺入量,研究了稳定同位素效应所引起的C60分子质谱及振动光谱的变化特征,证实这种13C直接标记法不破坏富勒烯碳笼的本征结构.研究发现13C标记的C60分子的质谱分子离子峰呈正态分布,较强的分子离子峰m/z随13C标记量的增加而增大;其分子振动的红外和拉曼光谱虽然都保留了C60分子的特征光谱峰,但又随13C标记量的增加而发生不同程度地迁移和劈裂,这主要是由于稳定同位素13C的掺入,致使C60分子结构的对称性降低.这种稳定同位素13C标记富勒烯13C-C60,将为安全、无损、定量的富勒烯纳米材料体内的生物安全性研究奠定重要基础.