Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Materials and Clean Energy, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
2 State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems, School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310030, China
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates based on chemical mechanism (CM) have received widespread attentions for the stable and repeatable signal output due to their excellent chemical stability, uniform molecular adsorption and controllable molecular orientation. However, it remains huge challenges to achieve the optimal SERS signal for diverse molecules with different band structures on the same substrate. Herein, we demonstrate a graphene oxide (GO) energy band regulation strategy through ferroelectric polarization to facilitate the charge transfer process for improving SERS activity. The Fermi level (Ef) of GO can be flexibly manipulated by adjusting the ferroelectric polarization direction or the temperature of the ferroelectric substrate. Experimentally, kelvin probe force microscopy (KPFM) is employed to quantitatively analyze the Ef of GO. Theoretically, the density functional theory calculations are also performed to verify the proposed modulation mechanism. Consequently, the SERS response of probe molecules with different band structures (R6G, CV, MB, PNTP) can be improved through polarization direction or temperature changes without the necessity to redesign the SERS substrate. This work provides a novel insight into the SERS substrate design based on CM and is expected to be applied to other two-dimensional materials.
surface-enhanced Raman scattering (SERS) ferroelectric PMN-PT graphene oxide (GO) photo-induced charge transfer (PICT) 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(11): 230094
作者单位
摘要
1 天津中医药大学中药制药工程学院, 天津 301617
2 天津中医药大学中药制药工程学院, 天津 301617 省部共建组分中药国家重点实验室, 天津 301617
3 扬子江药业集团江苏龙凤堂中药有限公司, 江苏 泰州 225321
水、 空气、 食品、 灰尘和排泄物中广泛存在食源性病原菌, 由此引发的感染性疾病严重危害人类健康。 因此, 开发病原菌的快速检测方法尤为必要。 由于实际样品中的病原菌往往共生存在, 所以多元病原菌的同步灵敏检测是微生物检测领域的重点与难点。 分子生物学和免疫组化分析技术都在此领域进行过一些尝试, 但由于引物设计与抗体的局限性, 这两种技术在实际应用中的效果并不十分理想。 表面增强拉曼光谱(SERS)技术由于具有快速、 无损、 高分辨率、 不受水分干扰、 可原位检测等显著优势, 在多元病原菌同步检测领域获得了重要应用。 从应用原理、 特点和效果等方面出发, 系统阐述了SERS技术在多元病原菌同时检测中的应用策略。 首先对SERS基底材料与病原菌的结合方式进行简要概述, 再以检测策略为主线, 从直接法和间接法两种策略出发进行介绍。 直接法通过基底材料的信号放大作用直接获得病原菌本身的光谱信息, 步骤简便, 操作快捷, 在多元病原菌判别分析、 定量分析与即时检测(POCT)中被广泛应用。 但由于光谱信息量大, 往往需要与多元统计分析方法、 成像技术和微流控器件等联用。 间接法一般需要借助拉曼信号分子和适配体、 抗体等识别元件, 将对病原菌的检测转换为对信号分子的分析, 极大提高了检测方法的灵敏度与特异性, 可在基因、 蛋白、 细胞等水平实现对多元病原菌的同步分析。 且与其他识别元件及功能分子的联用能构建得到集细菌的分离、 识别与灭活于一体的综合检测体系, 在临床血液等实际样本的分析中具有重要前景。 最后, 总结并指出SERS技术的现有问题及下一步努力方向, 为SERS技术在多元病原菌的快速、 灵敏检测策略设计及具体应用方面提供参考。
表面增强拉曼光谱(SERS 多元病原菌 鉴别分析 定量分析 Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) Multiple pathogenic bacteria Identification analysis Quantitative analysis 
光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2012
作者单位
摘要
1 江苏大学农业工程学院, 食品与生物工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学农业工程学院, 食品与生物工程学院, 江苏 镇江 212013 江苏高校智能农业与农产品加工国际合作联合实验室, 江苏省教育厅, 江苏 镇江 212013
多菌灵(Carbendazim, 甲基-1H-2-苯并咪唑氨基甲酸酯)是一种内吸性广谱杀菌剂, 广泛应用于苹果种植过程中的轮纹病和褐斑防治, 若不合理使用会在苹果中残留危害消费者身体健康。 采用表面增强拉曼光谱免疫分析技术(surface-enhance Raman spectroscopy combined immunoassay, SERSIA), 以SERS高灵敏度和分子“指纹”图谱特性为基础, 结合免疫特异选择性, 实现苹果中多菌灵的微/痕量检测。 制备核-分子-壳“三明治式”结构的Au@M@Ag 纳米SERS材料和结合抗原的SERS免疫探针, 在包被抗体的Fe3O4磁性纳米材料可分离功能下, 实现多菌灵的特异性检测。 采用透射电镜(transmission electron microscope, TEM)、 紫外-可见光谱和拉曼光谱等方法对制备的材料进行表征并优化了实验参数。 研究表明多菌灵浓度与标记分子4-巯基苯甲腈的2 227 cm-1处特征峰强度值在0.5~300 nmol·L-1范围内具有良好的线性关系, 同时该免疫探针信号具有良好的稳定性和重现性。 对不同加标浓度的苹果实际样本进行检测, 得到的平均回收率为95.6%~98.3%, 相对标准偏差(relative standard deviation, RSD)为0.15%~0.99%。 该方法操作简单, 检测灵敏度高、 选择性强、 稳定性好, 为苹果中痕量多菌灵的检测提供了新的方法。
表面增强拉曼光谱 免疫分析技术 多菌灵 苹果 快速检测 Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) Immunoassay Carbendazim Apple Rapid detection 
光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1478
作者单位
摘要
西安工业大学材料与化工学院, 陕西 西安 710021
表面增强拉曼散射(SERS)技术具有高灵敏度、 高分辨率、 无损检测及不需要预处理等优点, 已成为一种可以实现定性定量分子检测的有力工具, 使目标分析物信号放大的痕量检测技术, 甚至能够在分子水平上提供丰富的结构信息。 虽然SERS增强机理一直存在争议, 但目前被广泛接受的增强机理包括物理增强(电磁场增强)和化学增强(主要为电荷转移的贡献)。 随着近年来金属、 非金属等诸多材料应用于SERS领域, 诸多学者对于影响SERS基底的增强因素产生广泛兴趣, 对于SERS增强机理的研究具有重要意义。 综述中主要从SERS电磁增强机理、 化学增强机理及两者的协同机理三个方面对SERS增强机理进行阐述, 分析哪些因素影响基底增强效应, 为SERS增强机理的分析提供一些参考。 同时提出不同基底结构在增强机理分析过程中面临的问题: (1)在电磁增强机理中, 单一贵金属基底因其“热点”分布不均匀、 不可控因素导致SERS灵敏度和重复性差等因素, 对SERS电磁增强机理影响效果较大; (2)在化学增强机理中, 单一半导体材料由于价格实惠、 材料性能较稳定、 表面易于改性等优点被广泛应用于SERS基底、 由于增强能力较低等因素、 对SERS化学增强效果不明显; (3)SERS基底不再局限于单一的金属或者非金属材料, 更多是金属-非金属两者的结合, 既能够弥补贵金属的缺点, 也能利用非金属的优点, 通过电磁增强机理和化学增强机理的协同作用有效提高SERS增强能力。 对于SERS增强机理的分析, 有助于制备均一性强、 重复性高的SERS基底, 为SERS基底的制备提供参考。
表面增强拉曼散射 电磁场增强机理 化学增强机理 SERS基底 Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) Electromagnetic enhancement mechanism Chemical enhancement mechanism SERS substrate 
光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1340
作者单位
摘要
1 核工业理化工程研究院, 天津 300180
2 2.粒子输运与富集技术国防科技重点实验室, 天津 300180
改性罗丹明-6G分子结构复杂, 保存不当易分解, 为了降低拉曼光谱的荧光背底, 提高拉曼光谱信号稳定性, 本文对激光波长、增强剂比例、稳定时间、光谱采集等参数的影响进行了优化分析, 确定了最优的测试条件激光波长(785 nm)、增强剂比例(V样品∶V增强剂=2∶1)、增强剂和样品混合后放置时间(0.5 h)、采谱条件(采谱时间10 s, 积分次数3次)。在该条件下测试了(100~250 mg/L)浓度标准溶液, 平行试样三个, 以F2峰(2062.5 cm-1)峰面积为响应值, 建立响应值-浓度曲线, 得到了浓度线性方程。此方法线性相关系数为0.968,标准偏差3.85%, 检出限为25 mg/L, 说明该方法可用于改性罗丹明-6G染料浓度的测定。对光照分解的染料定期取样测试其浓度和特征峰变化情况, 结果表明随着光照时间的增加, 染料浓度迅速下降, 同时HF1∶F2峰高比下降, 其中F1峰(935.2 cm-1)与取代基中C-F键相关振动峰, F2峰为氧杂蒽键的振动峰, 说明罗丹明-6G染料日照分解过程中, 主链和支链均发生断裂, 其中C-F键更易断裂。
表面增强拉曼光谱(SERS), 改性罗丹明6G, 染料浓度, 光 SERS, modified Rhodamine-6G, dye concentration, fa 
光散射学报
2023, 35(3): 270
作者单位
摘要
华南理工大学 食品科学与工程学院, 广东 广州 510641
通过巯基乙酸(TGA)修饰的金纳米颗粒(AuNPs)静电吸附在UiO-66表面制备得到UiO-66/AuNPs的表面增强拉曼(SERS)基底, 研究了基底对不同带电性质的六种有机色素(孔雀石绿、亚甲基蓝、藏红T、柠檬黄、日落黄、刚果红)的SERS响应规律。结果发现, UiO-66/AuNPs对阳离子型孔雀石绿、亚甲基、蓝藏红T染料的增强因子分别为2.12×104、4.46×104、7.20×104, 比阴离子型柠檬黄、日落黄、刚果红染料的增强因子(1.43×102、2.54×102、1.73×102)高2个数量级。因此, UiO-66/AuNPs基底可以通过静电吸附选择性提高对阳离子型色素的检测灵敏度, 是一种有着广阔应用前景的高效SERS传感器材料。
色素 检测 MOFs MOFs SERS SERS organic dyes detection 
光散射学报
2023, 35(3): 263
作者单位
摘要
上海师范大学资源化学教育部重点实验室, 化学与材料科学学院 上海200234
本文以纳米金为模板, 通过替代化学反应, 合成 Au@AgNPs 核壳纳米粒子, 将其负载在聚(苯乙烯-丁二烯) (SB)电纺纤维膜上, 制得表面增强拉曼散射(SERS) 柔性基底Au@AgNPs/SB。利用紫外-可见光谱 (UV-vis)、透射电子显微镜 (TEM)、扫描电子显微镜 (SEM)和拉曼光谱表征了基底的形貌结构和光谱性能。以罗丹明6G为拉曼分子探针, 将Au@AgNPs/SB基底经常温-升温过程处理后进行光谱实验, 结果表明该基底热耐受性好, 能用于较高温度下前处理样品, 有利于提高检测的灵敏度。以农药福美双作为研究对象, 通过对其进行加热实验, SERS检测限可低至3.65×10-8 mol/L。
静电纺丝 SB纤维 热耐受性 农药残留分析 SERS SERS Electrospun SB fibers thermal tolerance Analysis of pesticide residues 
光散射学报
2023, 35(3): 238
作者单位
摘要
湖南大学, 化学化工学院, 化学生物传感与计量学国家重点实验室, 分子科学与生物医学实验室, 湖南, 长沙, 410082
表面增强拉曼光谱(SERS)技术广泛应用于表面/界面科学、光谱学、生化检测、成像示踪等领域。金属烯碳纳米囊是一类由烯碳壳层包裹金属核组成的核壳纳米颗粒, 由于金属烯碳纳米囊具有高SERS灵敏度, 在复杂和极端的生化环境下优异的稳定性和光学性质, 因此在生化检测分析和成像示踪等领域备受关注。超薄烯碳壳层固有的化学惰性可以保护金属内核免受光生热电子、活性氧以及酶等外部因素的破坏, 从而使金属烯碳纳米囊展现出超稳定的拉曼信号。此外, 烯碳壳层的多个拉曼特征峰位(D、G、2D)可作为拉曼信号和内标信号, 进一步提高了拉曼定量检测的准确度。值得注意的是2D峰作为拉曼静默区域内的信号峰有利于减少体内生物分子的干扰。本文首先介绍了金属烯碳纳米囊的制备原理和基本性质, 概述了基于金属烯碳纳米囊的SERS检测和成像中的应用进展, 最后展望了金属烯碳纳米囊在疾病诊疗的前景和潜力。
表面增强拉曼散射、金属烯碳纳米囊、SERS检测与成像、 Surface Enhanced Raman Scattering Metal graphitic nanocapsules SRES analysis and imaging Ultra-stability 
光散射学报
2023, 35(3): 206
Author Affiliations
Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory of Micro and Nano Heat Fluid Flow Technology and Energy Application, School of Physical Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China
2 School of Chemistry and Life Sciences, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China
The distribution of metal nanoparticles on the surface of a surface enhancement Raman scattering (SERS)-active substrate plays a prominent part in not only the enhancement of Raman vibration signal, but also the spectrum uniformity. Here, a facile method to fabricate SERS substrates with excellent homogeneity and low cost was proposed, in which a lyotropic liquid crystal soft template was introduced for the coordinated growth of the silver nanoflowers in the process of electrochemistry deposition. Simulation was carried out to illustrate the dominated influence of the distance of electrodes on the deposited nanoparticle number. Two kinds of conductive materials, silver plate and indium tin oxide (ITO) glass, were chosen as the anode, while the cathode was fixed as ITO glass. The simulated conjecture on the effect of electrode flatness on the uniformity of deposited nanoparticles in silver is experimentally proved. More importantly, it was demonstrated that with a relatively smooth and flat ITO glass anode, a SERS substrate featuring higher spectrum uniformity could be achieved. This work is of great significance to the actual applications of the SERS substrate for quantitative detection with high sensitivity.
SERS Raman spectrum surface flatness nanoparticle distribution electrodeposition 
Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 113001
作者单位
摘要
1 安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽 芜湖 241002
2 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所,安徽 合肥 230031
3 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
SERS AuNRs@ZIF-8 核壳纳米结构 光吸收 吸附性 SERS AuNRs@ZIF-8 Core-shell nanostructure light absorption adsorption 
光电工程
2023, 50(6): 230029

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