北京大學納米化學研究中心的張錦教授課題組發(fā)展了基于石墨烯的柔性、透明、自支撐拉曼散射增強基底(G-SERS tape)。近日,他們利用這種新型的拉曼增強基底實現(xiàn)了SERS的定量檢測。
近日,《小方法》(Small Methods)刊發(fā)北京大學納米化學研究中心的張錦教授課題組基于石墨烯柔性拉曼增強基底的SERS定量檢測的相關實驗及研究成果。該論文題為“In Situ Quantitative Graphene-Based Surface-Enhanced Raman Spectroscopy”。
表面增強拉曼光譜 (SERS) 從根本上提高了拉曼光譜的檢測靈敏度,為拉曼光譜的應用提供了廣闊前景,在環(huán)境檢測、食品安全等領域有重要的應用價值。定量檢測一直是SERS領域關注的前沿問題,也是SERS走向?qū)嶋H應用面臨的挑戰(zhàn)之一。迄今為止,SERS的定量檢測還面臨一系列挑戰(zhàn),拉曼信號的準確性、重復性、分子數(shù)目等因素都具有一定的不確定性。
分子與金屬增強基底之間的相互作用是導致這些不確定因素的主要原因之一,目前較好的解決方法是通過納米級厚度的絕緣殼層來隔離分子與基底之間的直接接觸。單層石墨烯具有原子級厚度和很高的透光性,同時還能淬滅熒光和增強拉曼散射信號,是作為分子和金屬基底之間隔離層的理想材料。
張錦教授課題組利用基于石墨烯的柔性、透明、自支撐的拉曼散射增強基底(G-SERS tape)實現(xiàn)了SERS的定量檢測。在G-SERS基底中,石墨烯提供了一系列定量檢測的前提:
1) 石墨烯的二維單晶性質(zhì)保證了分子的均勻吸附,有助于分子數(shù)目的確定;
2) 單層石墨烯可作為分子/金屬之間的隔離層,阻止分子與金屬之間可能的光化學反應,保證分子拉曼散射信號的穩(wěn)定性;
3) 石墨烯本身具有穩(wěn)定的拉曼散射信號,可作為內(nèi)標,確保SERS檢測信號的穩(wěn)定性。
同時,石墨烯與PMMA之間的金納米結構提供了以電磁增強為主導的拉曼增強熱點。他們以結晶紫(CV)和羅丹明B(RhB)為待測分子,展示了G-SERS定量檢測技術,實現(xiàn)了對實際體系中RhB含量的準確檢測,以及RhB在動態(tài)滲析過程中的原位檢測。相關論文全文發(fā)表在 ASmall Methods,May 15, 2017,Volume 1, Issue 5(DOI: 10.1002/smtd.201700126)上。
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