中科院固體所楊亞軍博士在導(dǎo)師孟國(guó)文研究員的指導(dǎo)下，在基于銀納米“樹(shù)枝晶”表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）效應(yīng)對(duì)四氯聯(lián)苯的快速檢測(cè)研究方面取得新進(jìn)展，為快速檢測(cè)痕量的其它多氯聯(lián)苯（甚至其它持久性有機(jī)污染物（POPs））開(kāi)辟了一條新途徑，對(duì)于環(huán)境中POPs的快速痕量檢測(cè)具有重要的參考價(jià)值。相關(guān)成果申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明，撰寫的論文發(fā)表在J. Appl. Lett.107, 044315 （2010）。
多氯聯(lián)苯（PCBs）是POPs中的一類，它具有良好的介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，所以過(guò)去曾廣泛用在工業(yè)變壓器和電容器中。PCBs能在環(huán)境中長(zhǎng)期殘留，并可長(zhǎng)距離遷移，具有脂溶性和生物蓄積性，對(duì)人類和野生動(dòng)植物有很大的毒副作用。
目前常用檢測(cè)PCBs的方法主要有：熒光光譜法，色譜分析法，以及氣相色譜同位素稀釋飛行時(shí)間質(zhì)譜分析法等。然而，這些方法不僅需要復(fù)雜昂貴的儀器設(shè)備，而且檢測(cè)周期長(zhǎng)，因此難以實(shí)現(xiàn)快速痕量檢測(cè)。
拉曼Raman散射是物質(zhì)的固有特性，Raman峰具有指紋特征，因此通過(guò)檢測(cè)物質(zhì)的Raman峰，可以鑒定被測(cè)物的種類。但對(duì)于含量極少的被測(cè)物，就無(wú)法直接用Raman散射來(lái)檢測(cè)。這時(shí)就需要想方設(shè)法吸附與富集被檢測(cè)物，或通過(guò)特定的襯底來(lái)增強(qiáng)被測(cè)物的Raman信號(hào)。
貴金屬納米顆粒具有良好的光學(xué)性質(zhì)。根據(jù)電磁理論，在外加交變電磁場(chǎng)作用下，顆粒表層的自由電子會(huì)發(fā)生極化，產(chǎn)生集體振蕩。當(dāng)外場(chǎng)的頻率和顆粒內(nèi)自由電子的固有頻率相等時(shí)，產(chǎn)生表面等離子體共振（簡(jiǎn)稱SPR）現(xiàn)象。這種SPR效應(yīng)，可以強(qiáng)烈改變局域電磁場(chǎng)，引起局域場(chǎng)強(qiáng)度顯著提高。這時(shí)，當(dāng)被檢測(cè)分子吸附在顆粒表面時(shí)，其Raman散射信號(hào)將會(huì)大幅度的放大，即產(chǎn)生所謂SERS效應(yīng)。貴金屬顆粒的這種SERS效應(yīng)，在POPs的快速、痕量檢測(cè)方面具有很大的*性。這是因?yàn)镽aman信號(hào)是被檢測(cè)物質(zhì)的本征譜學(xué)性質(zhì)，具有指紋特性，便于識(shí)別；由于Raman信號(hào)的大幅度增強(qiáng)（取決于具體的SERS襯底），所以檢測(cè)的靈敏度很高，有望對(duì)POPs實(shí)現(xiàn)痕量檢測(cè)；SERS檢測(cè)實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間較短，因此有望實(shí)現(xiàn)對(duì)POPs的快速、在線檢測(cè)。
在基于SERS原理的檢測(cè)技術(shù)中，關(guān)鍵是獲得高活性的SERS襯底?？蒲腥藛T采用無(wú)電化學(xué)沉積法構(gòu)筑了大面積的貴金屬銀“樹(shù)枝晶”納米結(jié)構(gòu)，以R6G為探針?lè)肿?，發(fā)現(xiàn)這種銀納米“樹(shù)枝晶”具有非常高的 SERS活性。分析表明，這主要是與納米“樹(shù)枝晶”本身具有的周期性對(duì)稱分級(jí)納米結(jié)構(gòu)有關(guān)。進(jìn)而，科研人員用這種銀的納米“樹(shù)枝晶”作為SERS基底，嘗試對(duì)四氯聯(lián)苯PCB77的快速檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其檢測(cè)極限可達(dá)10-8M，檢測(cè)時(shí)間不到1min。
該工作得到納米研究重大科學(xué)研究計(jì)劃（No.2007CB936601）、國(guó)家自然科學(xué)基金（50972145）和中科院百人計(jì)劃資助。
來(lái)源：合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
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