中美科學家發明增強拉曼光譜檢測新技術

中科院院士、廈門大學化學化工學院田中群教授課題組與美國佐治亞理工學院王中林教授課題組合作，在電化學控制條件下獲得了多種分子或離子吸附在鉑、金等單晶電極上的表面拉曼光譜，該新技術尚屬首次，其研究成果發表在3月18日的英國《自然》雜志上。
　　表面增強拉曼光譜是一種非常強大的高靈敏分析技術，它可以探測和分析物質表層所吸附的各類分子，對于有些體系，它的靈敏度甚至達到檢測單分子水平。但是，它的應用具有很大局限性——僅有少數幾種金屬（金、銀、銅）可產生如此強大的表面增強拉曼散射效應，并且這些金屬的基底必須是粗糙或需要制備成納米粒子。
　　據介紹，課題組提出建立了名為“殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜”新技術，相當于在金屬或其他材料（例如半導體硅表面甚至橘子皮）面上鋪撒一層“聰明的灰塵”，即用化學惰性材料超薄殼層（約2至4個納米厚度）所隔絕的金納米粒子，利用這些納米粒子能使各種材料表面的拉曼光譜得到增強。
　　課題組采用時域有限差分法對有關增強效應進行模擬，數據顯示，與納米粒子接觸的微小區域的表面分子的拉曼信號可增強約七個數量級。他們用該方法檢測了半導體硅表面物種、細胞壁組分乃至橘子皮的殘留農藥，結果證明拉曼光譜方法可以應用于檢測各類材料的最表層化學組分和任何形貌的基底，使得表面拉曼光譜提升為更為通用和實用的方法，將在材料科學和生命科學中得到運用，例如，通過結合便攜式的拉曼譜儀，可望在食物安全、藥物、炸藥以及環境污染檢測中發揮作用。
　　課題組認為，殼層隔絕納米粒子增強光譜信號的思路有望拓展至表面紅外光譜、和頻振動光譜和熒光光譜等其它譜學技術。