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表面增強(qiáng)拉曼SERS基底制備
更新時(shí)間:2021-03-17瀏覽:3691次

表面增強(qiáng)拉曼散射(Surface-enchanced Raman scatteringSERS)技術(shù)由于具有高靈敏度,甚至可達(dá)到單分子檢測(cè)水平,作為一種有效的分析技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物診斷和國(guó)土安全等領(lǐng)域的痕量物質(zhì)檢測(cè)。金屬納米顆粒團(tuán)簇(二聚體,三聚體,四聚體和線性鏈)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,已經(jīng)成為廣泛用于SERS增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)之一。當(dāng)納米顆粒間隙<10 nm時(shí),局部電磁場(chǎng)會(huì)極地增強(qiáng),引起拉曼信號(hào)增強(qiáng),稱為“熱點(diǎn)”。目前制備金屬納米團(tuán)簇的方法主要有以下兩類:(1) 化學(xué)改性。在納米顆粒表面修飾生物分子或其他小分子通過自組裝形成團(tuán)簇。此類方法步驟復(fù)雜,且納米顆粒表面修飾的分子可能會(huì)阻止探針分子進(jìn)入“熱點(diǎn)”,影響SERS檢測(cè)靈敏度或?qū)庾V有干擾。(2) 模板輔助誘導(dǎo)法。利用聚焦離子束、電子束光刻或者嵌段共聚物制備納米結(jié)構(gòu)陣列,再將納米顆粒自組裝在陣列內(nèi)部,形成團(tuán)簇。此類方法制備的團(tuán)簇分布均勻,但是步驟復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、設(shè)備昂貴、很難制備大面積的納米顆粒團(tuán)簇。因此,尋找一種步驟簡(jiǎn)單并且成本低廉的方法來制備大面積的金屬納米顆粒團(tuán)簇并可用于高靈敏度的SERS檢測(cè)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

針對(duì)以上問題,華南師范大學(xué)金名亮研究員和水玲玲教授課題組通過在電偶置換反應(yīng)中引入十六烷基*基溴化銨(CTAB),在硅基表面成功制備了大面積4英寸)的銀納米顆粒團(tuán)簇SERS基底。該方法成本低廉,步驟簡(jiǎn)單,且制備的SERS基底具有高靈敏度和較好的信號(hào)重復(fù)性。通過在反應(yīng)液中引入 CTAB,一方面,CTAB可作為膠束模板,使銀納米顆粒粒徑均勻并有助于形成銀納米顆粒團(tuán)簇;另一方面,在 SERS 檢測(cè)過程中,吸附在銀納米顆粒表面的 CTAB 分子可富集溶液中的探針分子,有助于進(jìn)一步提高拉曼信號(hào)的增強(qiáng)效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,以羅丹明6G(R6G)為探針分子時(shí),銀納米顆粒團(tuán)簇SERS基底定性檢測(cè)限可達(dá)1.0×10-16 M,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)低至7.3%。此外,該SERS基底成功的實(shí)現(xiàn)了在水溶液中高靈敏檢測(cè)氨基酸生物小分子,有望用于實(shí)時(shí)生物分子診斷。

 

1 銀納米顆粒團(tuán)簇的反應(yīng)原理示意圖及SERS性能表征

 

2 銀納米顆粒團(tuán)簇SERS基底的靈敏度和重復(fù)性。(a)1.0×10-16 M R6G 在 SERS基底上的拉曼光譜。b)1.0×10-8 - 1.0×10-16 M R6G在1650 cm-1特征峰處的拉曼強(qiáng)度隨R6G濃度對(duì)數(shù)變化的曲線圖。(c)1.0×10-10 M R6G1650 cm-1特征峰處的拉曼強(qiáng)度分布。

 

3 8種必需氨基酸的SERS光譜。(a)1.0×10-13 M L-甲硫氨酸,(b)1.0×10-13 M L-纈氨酸,(c)1.0×10-10 M L-賴氨酸,(d)1.0×10-11 M L-異亮氨酸,(e)1.0×10-10 M L-苯丙氨酸,(f)1.0×10-11 M L-亮氨酸,(g)1.0×10-13 M L-色氨酸,(h)1.0×10-13 M L-蘇氨酸

 

附錄

相關(guān)論文以Ag Nano-Assemblies on Si Surface via CTAB-Assisted Galvanic Reaction for Sensitive and Reliable Surface-Enhanced Raman Scattering Detection”為題發(fā)表在Sensors and Actuators B: Chemical上,華南師范大學(xué)盧涵博士為文章的*一作者,華南師范大學(xué)金名亮研究員和華南師范大學(xué)水玲玲教授為共同通訊作者。

Sensors and Actuators B: Chemical 2020, 304, 127224

 

本研究應(yīng)用了北京卓立漢光儀器有限公司 “ Finder Insight” 科研級(jí)小型拉曼光譜儀,如需了解該產(chǎn)品,歡迎咨詢我司。

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