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中科院固體物理研究所在貴金屬納米結構組裝及其SERS應用研究方面取得進展

中科院固體物理研究所在貴金屬納米結構組裝及其SERS應用研究方面取得進展

 

 

日期:2015年09月09日 来源:安徽省科技厅

 

近期,中科院固体物理研究所孟国文研究员课题组和美国西弗吉尼亚大学吴年强教授研究小组合作,在贵金属纳米结构组装及其表面增强拉曼散射(SERS)应用研究方面取得新进展,相关结果以封面论文发表在《纳米研究》(Nano Res. 2015, 8, 957-966)上。

由于電磁增強作用,位于貴金屬納米結構表面的分子拉曼信號會得到數量級的增強,從而産生表面增強拉曼散射效應。表面增強拉曼散射技術具有分子“指紋”識別能力,在化學和生物分析等領域擁有廣泛的應用前景。貴金屬納米結構表面具有大幅度增強局域電磁場的位置(一般位于<10nm的間隙處)稱爲表面增強拉曼散射“熱點”,是表面增強拉曼散射信號的主要來源。因此,在三維空間內增加“熱點”的密集度將有效提高表面增強拉曼散射靈敏度。目前,構築三維SERS基底的主要方式是將球形貴金屬顆粒組裝到非金屬納米結構陣列上。相關理論和實驗研究表明,與球形貴金屬納米顆粒相比,帶有棱角或尖端的貴金屬納米結構能夠産生更強的局域電磁場,因而其組裝體在間隙處更易産生“熱點”。如果將這些納米結構組裝成三維SERS基底,有望得到高靈敏度SERS基底。

该研究团队以ZnO纳米锥阵列作为牺牲模板,使用含有贵金属离子和特定表面活性剂的电解液,采用电沉积方法构筑多种贵金属纳米结构单元组装的纳米管阵列,例如由银纳米片、金纳米棒、铂纳米刺和钯纳米锥等结构单元组装的纳米管阵列。这些纳米结构单元具有显著的棱角和/或尖端;由其组装的纳米管阵列具有大量间隙,在三维空间内产生高密度的“热点”。因此所构筑的纳米管阵列具有很高的表面增强拉曼散射灵敏度。例如,银纳米片组装的纳米管阵列能够灵敏地检测浓度低至10fM的罗丹明6G (R6G)。这种银纳米片组装的三维SERS基底对高毒性有机污染物多氯联苯也表现出高表面增强拉曼散射灵敏度,并能够检测两种多氯联苯的混合物,表明该三维SERS基底在检测环境中高毒性有机污染物方面具有应用前景。

相關工作得到科技部973計劃、“中國科學院、國家外國專家局創新團隊國際合作夥伴計劃”和國家自然科學基金等項目的支持。

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