適用于實際應(yīng)用的新型表面增強(qiáng)拉曼散射活性材料的設(shè)計和研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射光譜（SERS）可以超高靈敏的獲得分子指紋信息，自發(fā)現(xiàn)以來發(fā)展迅速，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、材料和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。SERS增強(qiáng)的機(jī)理從物理本質(zhì)上決定了高增強(qiáng)的SERS納米結(jié)構(gòu)其增強(qiáng)效應(yīng)難以保證一致，而且要求待測分子要足夠靠近SERS活性表面(通常＜2nm)，所以導(dǎo)致SERS技術(shù)在面向?qū)嶋H應(yīng)用時存在的三大瓶頸問題:實際應(yīng)用中SERS的重現(xiàn)性低，難以實現(xiàn)普適、可靠的定量檢測;在實際復(fù)雜體系應(yīng)用中，常用的SERS活性基底

2、并沒有很好的分子選擇性;目前單顆粒SERS增強(qiáng)材料的的靈敏度還較低，難以實現(xiàn)高靈敏的檢測。這三大瓶頸問題相互影響，難以通過一種材料或方法全面解決，因此需要從基本原理重新審視這些關(guān)鍵科學(xué)問題，針對性的尋找解決的方案。因此需要設(shè)計和制備新型SERS活性材料，一方面新型材料帶來的新的SERS的原理將帶領(lǐng)人們突破現(xiàn)有的理論認(rèn)識，從而可以豐富SERS的材料種類;另一方面根據(jù)這些新的認(rèn)識，將更巧妙的設(shè)計復(fù)雜的納米材料來解決現(xiàn)有的瓶頸問題，從而將SE

3、RS推向下一個研究熱潮。
　　本論文針對SERS在實際應(yīng)用中的主要問題，理性的設(shè)計了新型的SERS活性材料、深入的認(rèn)識分子吸附以及誘導(dǎo)粒子的規(guī)律來分別來解決SERS重現(xiàn)性差、選擇性差和實際靈敏度低的問題。本論文工作的創(chuàng)新點和主要成果如下:
　　1.設(shè)計和制備了適用于SERS定量檢測的核-分子-殼(CMS)納米材料，并表征了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計作為SERS內(nèi)標(biāo)不僅可以保證內(nèi)標(biāo)分子處于穩(wěn)定的物理化學(xué)環(huán)境，不受外界

4、影響，還能避免內(nèi)標(biāo)分子與待測分子對表面位點競爭吸附的問題。因此成功的實現(xiàn)了普適、有效的SERS定量檢測。
　　2.系統(tǒng)的研究了不同種類和濃度的分子在表面吸附行為以及對納米粒子團(tuán)聚狀態(tài)的影響。并根據(jù)這些結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品稀釋過程中弱吸附分子的相對表面覆蓋度會提高，并且納米粒子的團(tuán)聚狀態(tài)也會有相應(yīng)的變化。因此設(shè)計了稀釋樣品濃度的方法來實現(xiàn)在有強(qiáng)吸附分子干擾的條件下弱吸附分子簡單、有效的SERS選擇性直接檢測。
　　3.設(shè)計和制備了小尺