表面增強拉曼光譜研究領(lǐng)域取得重要進展 2分鐘內(nèi)超快速分子富集
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】拉曼散射是光與物質(zhì)相互作用的一種形式，其實質(zhì)是光子和散射物質(zhì)中的分子之間發(fā)生了非彈性碰撞。表面增強拉曼散射(SERS)是指當(dāng)一些分子被吸附到某些粗糙的金屬(如銀、銅、金等) 表面上時，它們的拉曼散射強度會會極大的增強。常用的基底有貴金屬(Cu，Ag，Au 等)粗糙電極、貴金屬溶膠、納米顆粒、納米陣列等，基底也賦予了SERS具備更高的高靈敏度，故廣泛應(yīng)用于生物制藥、食品安全、刑偵安檢等領(lǐng)域。
作為一種具有高靈敏度、分子指紋識別和快速無損測量的表面光譜分析技術(shù)，SERS將檢測靈敏度提升了百萬倍以上，已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、物理、化學(xué)、材料學(xué)、地質(zhì)學(xué)、考古和藝術(shù)品鑒定等領(lǐng)域。例如，將SERS技術(shù)應(yīng)用于患者呼出物、血清液、脫氧核糖核酸的檢測，為早期患者的疾病診斷提供一種有力分析手段；應(yīng)用于海洋微塑料、大氣有毒有害氣體、水體有機污染物和土壤重金屬的微量檢測，實現(xiàn)對環(huán)境中有害物質(zhì)的監(jiān)測；SERS還可實現(xiàn)對危害公共安全的爆炸物質(zhì)和疑似吸毒人員體液毛發(fā)中含毒品物質(zhì)的快檢。
近年來，一些過度金屬碳/氮化物(MXenes)表現(xiàn)出相當(dāng)強的SERS活性，為SERS活性材料開發(fā)開辟了新的前景。MXenes材料具有成本低、表面改性靈活、光電性能優(yōu)良等優(yōu)點，但由于其靈敏度不足，無法滿足實際應(yīng)用需求。因此，將MXene材料的靈敏度推向更高水平仍然具有挑戰(zhàn)性。
近日，安徽理工大學(xué)力學(xué)與光電物理學(xué)院青年教師藍雷雷與東南大學(xué)物理學(xué)院邱騰課題組合作，通過結(jié)合二維裁剪和分子富集來設(shè)計高靈敏度的柔性MXene基SERS襯底，成功制備出兩種類型的二維碳化釩(V4C3和V2C)MXenes材料。
他們在研究中發(fā)現(xiàn)，與塊狀MXene材料相比，二維裁剪賦予碳化釩MXenes費米能級附近更為豐富的態(tài)密度，促進了光致誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移，增加了多達2個數(shù)量級的檢測靈敏度。研究人員進一步采用了一種基于真空輔助抽濾的分子富集方法來獲取超靈敏的SERS檢測，實現(xiàn)了2分鐘內(nèi)超快速分子富集、95%以上的超高分子截留率和5×10-9M的更低的檢測限，從而獲得了超靈敏的SERS檢測。
該項工作創(chuàng)造性提出了一種新的策略，為探索新型MXens基SERS材料提供了重要指導(dǎo)，并為設(shè)計高性能的SERS平臺提供了一種前沿策略。并且在其中，V4C3作為SERS活性材料為首次報道。
(資料來源：中國科學(xué)報)
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