作者单位
摘要
中国科学院微电子研究所, 北京 100029
多种农药, 包括孔雀石绿(MG)作为禁用兽药, 存在食用致癌的风险。 由于MG低廉的价格和极好的药效, 在渔业养殖中一直被不法商贩非法使用, 使得鱼类生鲜中时有MG残留检出。 针对MG分子痕量残留的检测, 目前一般是抽取少量养殖水样, 再利用高效液相色谱柱、 液相色谱-光谱等方法来评估其是否超标。 这类传统的检测方法一般需要依赖价格昂贵的大型设备, 且检测过程操作繁琐复杂, 单次检测耗时长、 价格高, 因而与农贸市场中商品流通量大、 速度快、 价格需亲民低廉等特点和要求不相符合。 近年来, 表面增强拉曼散射(SERS)检测技术以及便携式拉曼光谱仪的出现, 有望实现对痕量农药分子的现场快速检测, 进而很好地解决这一问题。 SERS检测技术利用金属纳米结构的表面等离激元效应感应位于其结构表面附近的分子, 得到分子种类和浓度信息。 为了降低可检测的浓度极限, 一般会在SERS基底上利用咖啡环效应或其他手段将待测分子蒸发富集, 以获得足够高的信号强度。 针对亲水基底, 液滴与基底相接触后, 会在基底表面摊开, 使其分布面积扩大, 导致其咖啡环周长变长, 分子分布浓度随之降低。 而当采用疏水基底富集时, 由于常规的疏水基底表面黏附性小, 液滴在其表面处于随处滚动无法抓取的状态, 极大增加了操作的难度。 以MG分子痕量残留的检测为例, 由于农贸市场人员众多、 无专业实验平台, 磕碰撞击时有发生, 在此环境下采用疏水SERS基底对农药分子进行检测显然是不可取的。 该研究提出一种基于超疏水高黏附纳米森林结构的SERS基底用于痕量MG分子的快速现场检测。 相比于超疏水SERS基底, 所提出的超疏水高黏附基底利用其高黏附性可牢固抓取待测液滴, 解决了以往超疏水基底在实际现场检测中存在液滴滚动无法操作的问题。 此外, 与亲水基底相比, 超疏水高黏附基底由于接触角大, 可将咖啡环面积缩小5.73倍, 继而使分子的富集浓度提高5.73倍, 最终使检测极限浓度降低了至少两个数量级。 研究所提出的超疏水高黏附SERS基底有望在痕量农药分子快速现场检测中得到应用。
表面增强拉曼散射(SERS) 痕量农药分子 超疏水高黏附 孔雀石绿 咖啡环 分子富集 Surface enhanced Raman scattering (SERS) Trace pesticide molecules Parahydrophobic Malachite green Coffee ring Molecular enrichment 
光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2499
赵倩 1,2杨宇东 1桂博 1,2毛海央 1,2,3[ ... ]陈大鹏 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 无锡物联网创新中心有限公司, 江苏 无锡 214135
具有无损、 超灵敏和实时检测优点的表面增强拉曼散射(SERS)器件具有重要研究意义。 目前, 针对SERS器件的大部分研究都围绕着非透明的器件展开。 使用此类器件检测高浓度试剂时, 激光只能从正面入射。 这意味着入射激光需要穿透被测试剂分子层才能到达位于其下方的金属纳米结构表面, 因此用于激发金属纳米结构表面等离子体共振(SPR)的激光能量被减弱, 相应地, SERS光谱信号也被减弱; 此外, SERS光谱信号因被测试剂分子层的遮挡, 无法高效返回到电荷耦合元件(CCD)中, 再次被大幅度减弱, 甚至有可能完全无法被检测到。 相比之下, 如果使用透明SERS器件, 检测过程中将被测试剂分子置于器件正面, 激光从器件背面入射, 此时高浓度被测试剂分子层对入射激光和SERS光谱信号的干扰最小。 这种情况下, 可以得到较好的光谱信号。 通过在石英基底上旋涂聚酰亚胺(PI)层, 然后通过氧等离子体对PI层进行无掩模轰击, 在石英基底上自行生成纳米纤维掩模, 配合反应离子刻蚀工艺(RIE)制备了石英纳米锥森林结构。 之后, 通过金属纳米颗粒溅射工艺, 得到 SERS透明器件。 对于该SERS透明器件, 在测试过程中, 拉曼激光可从器件的正面以及背面分别入射。 初步的测试结果表明, 对于罗丹明6G(R6G)在10-3~10-6 mol·L-1这一浓度范围内, 背面入射方式收集的SERS光谱信号强度高于正面入射方式。 另外, 进一步研究了该SERS透明器件背面检测的一致性, 得到了良好的结果, 证明了其在实际生化检测中的可行性。 这一工作有望扩展SERS在分析物检测领域中的应用。
纳米锥森林结构 表面增强拉曼散射(SERS) SERS透明器件 石英 Nanocone forests Surface enhanced Raman scattering (SERS) SERS transparent device Quartz 
光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 1168
作者单位
摘要
1 中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051
2 中国科学院微电子研究所 智能感知研发中心,北京 100029
基于等离子体再聚合技术制备了纳米纤维—纳米锥双层森林结构,并通过磁控溅射工艺在结构表面引入金属纳米颗粒实现了双层复合纳米森林结构,工艺流程简单便捷,与常规微纳加工工艺兼容性好,易于实现大面积的并行加工.将纳米森林的陷光效应和金属纳米颗粒的表面等离激元效应相结合,对双层复合纳米森林结构的光吸收特性进行深入研究与探索,最终实现了该复合纳米森林结构在1.5~25 μm波长范围内84.1%的平均吸收率.具有宽光谱高吸收光学特性的双层复合纳米森林结构有望在提高红外器件性能和拓展器件应用等方面获得广泛应用.
等离子体再聚合 纳米森林结构 表面等离激元 宽光谱高吸收 plasma repolymerization nanoforests surface plasmon broadband high absorption 
红外与毫米波学报
2018, 37(2): 246

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