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表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy, SERS)

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy, SERS)因具有指纹图谱高分辨率和近单分子检测的高灵敏度,已发展成为一种重要的表面分析工具,服务于环境监测、食品安全和生物医药等诸多领域。我们组目前在SERS技术的发展方面主要进行了以下工作:


1、对于胶体基SERS基底,当采用传统的Au和Ag NPs(柠檬酸盐作为封端剂)作为SERS基底时,发现实现灵敏SERS测量的关键取决于目标分子的竞争和共吸附行为与SERS基底表面凝聚剂的阴离子和阳离子之间的权衡。在该现象的基础上,提出了一种诱导共吸附策略,以提高不同类型正电性分子(如生物碱、抗生素)和电中性分子(如PAHs和PCB)的SERS定性和定量分析的准确性。


2、开发了一种低能耗的方法,用不同类型的封端剂制备带正电荷的Au/Ag NPs。通过深入了解正电性Au/Ag NPs表面微观环境(包括毛细力、静电力和强空间效应)如何加速或抑制目标分子接近热点区域的动力学过程,实现了对负电性分子(如日落黄、硫酸盐)的高灵敏度SERS检测。


3、SERS作为一种拥有超高表面灵敏度的光谱技术,这也造成了其对表面物种极其敏感,极易受到各种因素的影响。实验结果表明,除表面活性剂、光化学反应外,我们还发现在高纯试剂中的痕量杂质干扰,会严重干扰其SERS光谱。故在对未知目标物,特别是弱吸附分子进行定性分析时,在避免光化学反应和大范围的浓度梯度检测的基础上,还需要严格排除杂质分子可能造成的干扰。


4、在检测过程中,发现实际体系中的基质效应使得目标分子的SERS信号受到不同程度的抑制。因此,发展高效快速的样品前处理方法是实现 SERS 技术对复杂样品中痕量目标物现场快速定性定量分析的前提。借由萃取等手段,引入不同相互作用力,开发针对SERS的兼具分离和纯化能力的样品前处理方法。