表面增強拉曼散射（SERS）光譜技術(shù):

表面增強拉曼散射（SERS ）光譜技術(shù)已被證實是一種超 快 、通用的分析技術(shù) ，檢測極限達到單分子量級 ，并且攜帶 著被測分子的指紋振動信息。在食品檢測 、疾病的 早期診斷 、環(huán)境污染檢測 、恐怖威脅檢測等領(lǐng)域有著潛在的 應(yīng)用前景 。隨著便攜式拉曼光譜儀的快速發(fā)展 ，SERS 技術(shù) 應(yīng)用于快速現(xiàn)場檢測已成為可能 。因此 ，拉曼光譜測量技術(shù) 的飛速發(fā)展迫切需要商品化 、低成本的 SERS 基底 ，以推動 SERS 檢測技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的進一步發(fā)展 。

目前 ，拉曼增強基底的制備手段在可重復性 、大面積 、 低成本等方面存在一定缺陷。主要是由于 SERS 基底的 特殊結(jié)構(gòu) ：SERS 是發(fā)生在納米尺度粗糙表面或顆粒之間的 特殊光學現(xiàn)象 ，兩個相距為１nm 直徑100 nm 的金顆粒可以 產(chǎn)生局部增強因子（EF）為 １０１０ 的電磁增強 ，顆粒間隙小于 ５ nm 區(qū)域通常被稱為增強“熱點” 。顆粒間隙增大 ，增強因子 將呈指數(shù)衰減，因此 ，表面增強“熱點”的高質(zhì)量 、可控制備 ，是目前 SERS 基底制備技術(shù)中的難點 等，利用電 子束刻蝕技術(shù)制備了金納米盤陣列和金納米孔陣列 ，并比較 了二者尺寸對 SERS 性能的影響 ，證實 ：由于二者不同的表 面等離子共振波長 ，納米孔陣列隨孔徑減小 SERS 性能提 高 ，而納米盤的趨勢則相反 。電子束刻蝕的制備成本高 、面 積小（幾百微米） ，廣泛應(yīng)用存在一定困難 。近年來 ，肖湘衡 課題組在聚苯乙烯納米球模版法制備 SERS 基底方面取得一 系列進展，有望實現(xiàn)周期性 SERS 基底的可控制備 。事實 上 ，SERS 基底并非一定要用周期性結(jié)構(gòu) ，非周期性結(jié)構(gòu)具 有顯著的低成本優(yōu)勢 。采用真空蒸鍍或化學鍍制備的不連續(xù) 的金屬薄膜可獲得隨機分布的金屬納米島 SERS 基底 ，然 而 ，由于基底上金顆粒的尺寸和間距無法有效控制 ，難以獲 得高質(zhì)量的增強“熱點”。自組裝法是獲得隨機分布金屬 納米島結(jié)構(gòu)的另一重要手段，該方法將溶液法合成的金 屬納米顆粒 ，吸附在經(jīng)化學修飾的硅 、玻璃或金屬基底上 ， 所獲得的 SERS 基底曾成功的應(yīng)用于奶制品中三聚氰胺的檢 測 。２０１０ 年田中群的研究組在 Nature 上發(fā)表論文，首次 將核殼結(jié)構(gòu)金納米顆粒組成的“smart dust”撒在橘子皮上 ，簡單 、快速實現(xiàn)水果表面農(nóng)藥殘留的檢測 。２０１１ 年蘇州大學 邵名望研究組利用毛細效應(yīng)輔助法 ，將檸檬酸納修飾的 金納米顆粒固定在硅基底上 ，然后再以 ４００ ℃ 的退火去除配 體 ，獲得了表面潔凈 、高增強因子的 SERS 基底 。從實驗結(jié) 果上看 ，SERS 基底的寬度達到幾十微米 ，潔凈的納米島表 面具有高達 ３ × １０ １０ 的增強因子 。２０１４ 年我們研究組利用金 納米團簇（直徑小于 ５ nm 的顆粒）的膠體旋涂成膜后 ，再用 退火的方法 ，大面積 、 低成本制備了基于金納米島結(jié)構(gòu)的 SERS 基底，該基底具有較高的均勻性 ，基底上 SERS 信 號強度的相對標準差低于 ５.４％ ，具有 ～ １０７ 量級的宏觀增 強因子 。該基底制備方法簡單 、 成本低廉 ，然而在可重復 、 高質(zhì)量制備方面仍存在一定困難 。本論文研究發(fā)現(xiàn) ，１５０ ～ ２１０ ℃ 退火溫度范圍內(nèi) ，金納米團簇組裝緩慢 、 可控性好 。 我們從實驗上揭示了金納米團簇在退火過程中的自組裝機 制 ；闡述了基底形貌對 SERS 光譜的影響因素 ，為該類 SERS 基底的高質(zhì)量 、可控制備奠定基礎(chǔ) 。

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