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表面增強拉曼光譜研究領域取得重要進展 2分鐘內超快速分子富集
2022年09月02日 13:28:10
來源：化工儀器網 點擊量：5316
近日，安徽理工大學力學與光電物理學院青年教師藍雷雷與東南大學物理學院邱騰課題組合作，通過結合二維裁剪和分子富集來設計高靈敏度的柔性MXene基SERS襯底，成功制備出兩種類型的二維碳化釩(V4C3和V2C)MXenes材料。
【化工儀器網 項目成果】拉曼散射是光與物質相互作用的一種形式，其實質是光子和散射物質中的分子之間發生了非彈性碰撞。表面增強拉曼散射(SERS)是指當一些分子被吸附到某些粗糙的金屬(如銀、銅、金等) 表面上時，它們的拉曼散射強度會會極大的增強。常用的基底有貴金屬(Cu，Ag，Au 等)粗糙電極、貴金屬溶膠、納米顆粒、納米陣列等，基底也賦予了SERS具備更高的高靈敏度，故廣泛應用于生物制藥、食品安全、刑偵安檢等領域。
作為一種具有高靈敏度、分子指紋識別和快速無損測量的表面光譜分析技術，SERS將檢測靈敏度提升了百萬倍以上，已廣泛應用于生命科學、物理、化學、材料學、地質學、考古和藝術品鑒定等領域。例如，將SERS技術應用于患者呼出物、血清液、脫氧核糖核酸的檢測，為早期患者的疾病診斷提供一種有力分析手段；應用于海洋微塑料、大氣有毒有害氣體、水體有機污染物和土壤重金屬的微量檢測，實現對環境中有害物質的監測；SERS還可實現對危害公共安全的爆炸物質和疑似吸毒人員體液毛發中含毒品物質的快檢。
近年來，一些過度金屬碳/氮化物(MXenes)表現出相當強的SERS活性，為SERS活性材料開發開辟了新的前景。MXenes材料具有成本低、表面改性靈活、光電性能優良等優點，但由于其靈敏度不足，無法滿足實際應用需求。因此，將MXene材料的靈敏度推向更高水平仍然具有挑戰性。
近日，安徽理工大學力學與光電物理學院青年教師藍雷雷與東南大學物理學院邱騰課題組合作，通過結合二維裁剪和分子富集來設計高靈敏度的柔性MXene基SERS襯底，成功制備出兩種類型的二維碳化釩(V4C3和V2C)MXenes材料。
他們在研究中發現，與塊狀MXene材料相比，二維裁剪賦予碳化釩MXenes費米能級附近更為豐富的態密度，促進了光致誘導電荷轉移，增加了多達2個數量級的檢測靈敏度。研究人員進一步采用了一種基于真空輔助抽濾的分子富集方法來獲取超靈敏的SERS檢測，實現了2分鐘內超快速分子富集、95%以上的超高分子截留率和5×10-9M的更低的檢測限，從而獲得了超靈敏的SERS檢測。
該項工作創造性提出了一種新的策略，為探索新型MXens基SERS材料提供了重要指導，并為設計高性能的SERS平臺提供了一種前沿策略。并且在其中，V4C3作為SERS活性材料為首次報道。
(資料來源：中國科學報)
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