组份可调的合金纳米结构的可控制备及其SERS效应在分子检测方面的应用研究

批准号:
51801007
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王晓天
依托单位:
学科分类:
E0107.金属功能材料
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
李安然、林杰、余建、杨钊、汪少雄
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中文摘要
对难降解、高毒性的有机污染物的快速、靶向、痕量、定量检测,是防治污染与保护环境的重要环节。合金基SERS/TERS光谱技术作为一种灵敏度较高、稳定性好、抗干扰能力强的光谱检测技术,已被广泛应用于生化检测、分子识别、表/界面科学等领域。然而合金基纳米材料表面物化性质的复杂性及多样性,使人们对合金类纳米结构的SPR性质,及与其SERS效应间的构效关系和作用机制仍不明晰,这严重阻碍了合金基SERS/TERS光谱技术的性能提升。为了突破这一瓶颈,本项目提出探究合金纳米材料不同组份、结构、形貌与其SERS效应的构效关系及作用机制。采用实验检测、模拟计算与理论分析相结合的方法,深入研究合金类纳米材料SPR性质与其SERS效应间的关联因素。本项目的研究结果将推动合金类SERS效应的理论研究及实用化发展,为研制新型、高性能合金类SERS/TERS基底铺平道路。
英文摘要
The rapid, targeted, trace and quantitative detection of refractory and highly toxic organic pollutants are an important part of pollution prevention and environmental protection. As a high sensitivity, good stability and strong anti-interference spectrum detection technology, alloy-based SERS/TERS spectroscopy has been widely used in biochemical detection, molecular recognition, surface/interface science and other fields. However, the complexity and diversity of physical and chemical properties of the alloy nanomaterials make the structure-activity relationship and enhancement mechanism of the alloy nanostructures still unclear, which seriously hinders the improvement of alloy-based SERS/TERS spectroscopy. In order to overcome this bottleneck, this project proposes to explore the structure-activity relationship and mechanism of different composition, structure, morphology and SERS effect of the alloy nanomaterials. The relationship between the SPR properties of the alloy nanomaterials and their SERS effects will be carefully investigated through combining experimental testing, simulation calculation and theoretical analysis. The research results of this project will promote the theoretical research and practical development of the alloy-based SERS effect and pave the way for the development of a new type of high-performance SERS/TERS alloy-based substrates.
合金基SERS/TERS光谱技术作为一种灵敏度较高、稳定性好、抗干扰能力强的光谱检测技术,已被广泛应用于生化检测、分子识别、表/界面科学等领域。可以实现对难降解、高毒性的有机污染物进行快速、靶向、痕量、量的检测。然而合金基纳米材料表面物化性质的复杂性及多样性,使人们对合金类纳米结构的SPR性质,及与其SERS效应间的构效关系和作用机制仍不明晰,这严重阻碍了合金基SERS/TERS光谱技术的性能提升。本课题通过系统性的实验研究,针对室温下合成金属键化合物类合金纳米材料的难点,对合成方法进行优化,开发出了通过调控反应参数和实验条件制备组分比例可调的空心合金纳米笼的方法。针对贵金属合金纳米材料表面物理化学性质的复杂性和多样性,对不同组份、结构和形貌合金纳米材料的表面化学性质、SPR效应进行了研究;并系统的研究了其SERS/TERS活性,通过对一系列典型探针分子的对比实验,确定了合金纳米笼不同组份、结构、形貌与其SERS活性的关联关系。为探究具有不同组份、结构、形貌的合金纳米笼的表面等离子体共振、多极子共振耦合、共振频谱宽化/衰减、金属间等离子体共振耦合等重要性质,通过多种模拟计算方法,明晰了合金纳米笼的金属间协同SPR效应对增强分子拉曼散射截面的作用机理。本项目的研究结果推动了合金类SERS效应的理论研究及实用化发展,为研制新型、高性能合金类SERS/TERS基底铺平了道路。
期刊论文列表
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专利列表
Amorphous Ni(OH)(2) nanocages as efficient SERS substrates for selective recognition in mixtures
非晶态 Ni(OH)(2 ) 纳米笼作为有效 SERS 底物,用于混合物中的选择性识别
DOI:10.1016/j.colsurfa.2021.127652
发表时间:2021
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
影响因子:--
作者:Jian Yu;Jie Lin;Mo Chen;Xiangyu Meng;Lin Qiu;Jin Wu;Guangcheng Xi;Xiaotian Wang
通讯作者:Xiaotian Wang
SERS Activity of Semiconductors: Crystalline and Amorphous Nanomaterials
半导体的 SERS 活性:晶体和非晶纳米材料
DOI:10.1002/anie.201913375
发表时间:2020
期刊:Angewandte Chemie International Edition
影响因子:--
作者:Xiaotian Wang;Lin Guo
通讯作者:Lin Guo
Tunable Subradiant Mode in Free-Standing Metallic Nanohole Arrays for High-Performance Plasmofluidic Sensing
独立式金属纳米孔阵列中可调谐次辐射模式,用于高性能等离子流体传感
DOI:10.1021/acs.jpcc.9b07985
发表时间:2019-10-17
期刊:JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
影响因子:3.7
作者:Li, Anran;Wang, Xiaotian;L, Shuzhou i
通讯作者:L, Shuzhou i
Flexible, 3D SnS2/Reduced graphene oxide heterostructured NO2 sensor
柔性 3D SnS2/还原氧化石墨烯异质结构 NO2 传感器
DOI:10.1016/j.snb.2019.127445
发表时间:2020-02
期刊:Sensors and Actuators B: Chemical
影响因子:--
作者:Wu Jin;Wu Zixuan;Ding Haojun;Wei Yaoming;Huang Wenxi;Yang Xing;Li Zhenyi;Qiu Lin;Wang Xiaotian
通讯作者:Wang Xiaotian
Surface-Enhanced Raman Spectroscopy on Amorphous Semiconducting Rhodium Sulfide Microbowl Substrates.
非晶半导体硫化铑微碗基底的表面增强拉曼光谱
DOI:10.1016/j.isci.2018.11.017
发表时间:2018-12-21
期刊:iScience
影响因子:5.8
作者:Li A;Lin J;Huang Z;Wang X;Guo L
通讯作者:Guo L
二维非晶氧化物(MoO3-x、WO3-x、Nb2O5-x、Ta2O5-x)纳米材料的可控制备及其等离激元共振与光致电荷转移共振协同增强拉曼散射的研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2022
- 负责人:王晓天
- 依托单位:
纳米材料表面增强拉曼散射效应
- 批准号:--
- 项目类别:优秀青年科学基金项目
- 资助金额:120万元
- 批准年份:2020
- 负责人:王晓天
- 依托单位:
二维非金属纳米材料的晶体构型、构象的可控制备及其SERS效应的研究
- 批准号:21875008
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:王晓天
- 依托单位:
国内基金
海外基金
