動(dòng)態(tài)表面增強(qiáng)拉曼光譜最佳熱點(diǎn)的調(diào)控及性能研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)自20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)以來(lái)，由于能夠提供分子的指紋信息、非破壞性、以及超靈敏性特點(diǎn)，SERS技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)強(qiáng)有力的分析工具，可應(yīng)用于化學(xué)、生物以及環(huán)境分析。近些年來(lái)，本課題組發(fā)展的動(dòng)態(tài)表面增強(qiáng)拉曼光譜(D-SERS)憑借其高靈敏性，重現(xiàn)性和穩(wěn)定性以及實(shí)時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)也逐漸受到關(guān)注。眾所周知，納米材料的形貌對(duì)SERS增強(qiáng)效果有很大的影響，各項(xiàng)異性的納米粒子（納米星、三角形、管狀等）作為增強(qiáng)基底靈敏性很高，但重現(xiàn)

2、性很低。在SERS檢測(cè)中，獲得重現(xiàn)性好、可靠性高的檢測(cè)結(jié)果，合成單分散的納米粒子是至關(guān)重要的。本論文主要是基于單分散的納米粒子作為SERS基底，結(jié)合D-SERS方法的諸多優(yōu)點(diǎn)來(lái)開(kāi)展的一系列工作。
　　第一章簡(jiǎn)單的介紹了SERS的基本概念、原理和基底材料，SERS在醫(yī)學(xué)、單分子檢測(cè)、公共安全方面的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹了D-SERS的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展過(guò)程以及D-SERS的特征和優(yōu)點(diǎn)，目前存在的問(wèn)題和研究思路。
　　第二章是基于D-SERS能

3、夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)，再結(jié)合雙組份分析法來(lái)實(shí)時(shí)研究?jī)煞N同分異構(gòu)體2，2'-Bpy和4，4'-Bpy的競(jìng)爭(zhēng)吸附。通過(guò)D-SERS的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究發(fā)現(xiàn)2，2'-Bpy和4，4'-Bpy的吸附是一個(gè)動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程。此動(dòng)態(tài)吸附的變化過(guò)程在普通的干態(tài)方法下是無(wú)法檢測(cè)到的，D-SERS實(shí)時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)為研究分子的競(jìng)爭(zhēng)吸附提供了方法。
　　第三章提出了“最佳熱點(diǎn)”的概念，并基于最佳熱點(diǎn)建立了可靠的定量分析方法。采用原位小角X射線散射技術(shù)(SAXS)

4、實(shí)時(shí)地追蹤“最佳熱點(diǎn)”的形成過(guò)程，結(jié)果表明在單分散納米溶膠蒸發(fā)的過(guò)程中確實(shí)形成了“最佳熱點(diǎn)”。采用4-巰基吡啶（4-mpy）作為內(nèi)標(biāo)分子，結(jié)晶紫(CV)作為模型分子進(jìn)行方法驗(yàn)證，將D-SERS最佳熱點(diǎn)處的最強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度用于統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，CV的相對(duì)強(qiáng)度與濃度的負(fù)對(duì)數(shù)成線性關(guān)系，即可以實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)。最終，通過(guò)這種方法，兩種毒品搖頭丸(MDMA)、α-甲基色胺二鹽酸鹽(α-MT)以及三聚氰胺都可以實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)。
　　第四章是在第三章

5、的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行的探索。運(yùn)用D-SERS過(guò)程中的“最佳熱點(diǎn)”結(jié)合免內(nèi)標(biāo)（internal standards-free）的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)一類(lèi)特殊分子的定量檢測(cè)。這類(lèi)特殊的分子是指具有較大散射截面和對(duì)稱(chēng)性結(jié)構(gòu)的分子，例如三苯甲烷染料。CV是廉價(jià)的三苯甲烷染料，它能幫助魚(yú)類(lèi)有效對(duì)抗真菌和寄生蟲(chóng)感染。但由于這些染料對(duì)人類(lèi)有致突變和致畸作用，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中是禁止使用的。因此，準(zhǔn)確測(cè)定三苯甲烷染料的濃度是至關(guān)重要的。結(jié)果表明，采用這種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三