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基于分子在纳米间隙动态吸附行为的表面增强拉曼光谱的痕量检测方法

批准号:
21473140
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
刘国坤
依托单位:
学科分类:
光化学与光谱学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
王昕、徐剑芳、罗世翊、刘必聚、宗铖、沈炜、胡树

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
表面增强拉曼光谱(SERS)在物理、化学、生物和材料等领域已获得广泛应用,然而,痕量物种的高灵敏检测仍是SERS面临的一个重大挑战,主要原因在于:待测分子与SERS基底相互作用的强弱和SERS光谱中背景的变化都对SERS信号产生显著影响。针对该问题,本项目拟建立毫秒级时间分辨SERS光谱和成像检测平台,以银纳米粒子为增强源,构建结构明确不同类型的SERS基底,以与基底作用强弱不同的分子动态吸附行为为研究对象,开展以下工作:1)分离SERS信号和背景,通过暗场光学和扫描电镜成像共定位技术将光谱信息与微区结构关联,探讨背景来源,考察拉曼信号和背景的动态相关性。2)改变介质环境因素,调控金属和分子间相互作用,研究分子动态吸附及其对SERS增强效应的影响。总之,项目基于结构明确的SERS纳米结构,从研究分子动态吸附和建立合理的SERS增强效应评估方法的角度为提高SERS痕量检测灵敏度提供借鉴和帮助
英文摘要
Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) has a wide application in the fields of physics, chemistry, biology and materials, due to the high sensitivity at the single molecular level and the finger-printed spectrum. However, the quantitative detection of the trace amount of species is still a great challenge in this field. The main reason lies: both the interaction between adsorbed molecules and SERS substrates and the fluctuation of the background in SERS spectra play significant role. With these quiz in mind, we build a SERS detection & imaging platform with the millisecond time resolution and the single molecular detection level. Taking Ag Nanoparticles as enhancement source to construct different type of SERS substrates, and the dynamic adsorption of molecules with varied interaction with silver nanoparticles as the model, the following works will be carried out: 1)Separating SERS signal and background efficiently via millisecond resolved SERS spectra; Correlating SERS spectra with the nanostructure of SERS substrate via the correlation of dark field optical images and SEM ones; Discovering the origin of the background in SERS spectrum, and analyzing the dynamic relationship between SERS signal and background; 2) Investigating molecular adsorption dynamics and its contribution to SERS enhancement by manipulating the interaction between SERS substrates and molecules with varied environmental conditions, such as the introduction of anions or electrode potentials. Therefore, On the basis of the above study on the SERS substrate with well-defined nanostructure, from the angle of investigating the dynamic adsorption and building a more reliable protocol to evaluate the SERS enhancement, we try to provide new sight and idea for improving the sensitivity toward trace amount detection.
表面增强拉曼光谱(SERS)在物理、化学、生物和材料等领域已获得广泛应用,然而,痕量物种的高灵敏检测仍是SERS 面临的一个重大挑战,主要原因在于:待测分子与SERS 基底相互作用的强弱和SERS 光谱中背景的变化都对SERS 信号产生显著影响。针对该问题,在项目行期内主要开展了如下三方面的工作:1)建立了毫秒级时间分辨SERS光谱和成像检测平台,以银纳米粒子为增强源,构建结构明确不同类型的SERS基底,以与基底作用强弱不同的分子动态吸附行为为研究对象;分离SERS 信号和背景,通过暗场光学和扫描电镜成像共定位技术将光谱信息与微区结构关联,探讨背景来源,考察拉曼信号和背景的动态相关性。改变介质环境因素,调控金属和分子间相互作用,研究分子动态吸附及其对SERS 增强效应的影响。2)将动态吸附原理引入到核-分子-壳层纳米粒子的定量检测中。通过内标分子的校正得到更低的标准偏差,在血液中的尿酸检测中发现:SERS方案能够覆盖正常人血尿酸的浓度范围,通过内标的校正后,响应曲线具有良好的线性,有望用于临床检测。3)根据动态吸附原理,通过表面特异性修饰进行二氧化硫等食品中违禁添加物和西地那非等非法保健药物的快速检测,检测灵敏度达到快检方法技术要求,目前已经实现了有关检测方法的产品化。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1038/srep31981
发表时间: 2016-09-23
期刊: Scientific reports
影响因子: 4.6
作者: [Ling Y, Xie WC, Liu GK, Yan RW, Wu Y, Tang J]
通讯作者: Tang J
DOI: --
发表时间: 2017
期刊: 中国科学:化学
影响因子: --
作者: [张琳, 曾勇明, 赵建军, 陈宏炬, 孔景临, 陈启振, 林惠真, 田中群, 刘国坤]
通讯作者: 刘国坤
Different behaviors in the transformation of PATP adsorbed on Ag or Au nanoparticles investigated by surface-enhanced Raman spectroscopy - A study of the effects from laser energy and annealing
通过表面增强拉曼光谱研究吸附在银或金纳米粒子上的 PATP 转化的不同行为 - 激光能量和退火影响的研究
DOI: 10.1016/j.saa.2015.02.039
发表时间: 2015
期刊: Spectrochimica Acta Part A-Molecular and Biomolecular Spectroscopy
影响因子: 4.4
作者: [Xu Jian-Fang, Luo Shi-Yi, Liu Guo-Kun]
通讯作者: Liu Guo-Kun
DOI: --
发表时间: 2017
期刊: 高等学校化学学报
影响因子:
作者: [王红梅, 李玲玲, 陈海滨, 曾勇明, 陈宏炬, 陈启振, 林惠真, 田中群, 刘国坤]
通讯作者: 刘国坤
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    从纳米表界面相互作用层面研究SERS基底的增强性能
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      54万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      刘国坤
    • 依托单位:
    基于电化学表面增强拉曼光谱技术的近海海洋环境中痕量抗生素的快速检测方法研究
    • 批准号:
      41876099
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      62.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      刘国坤
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金