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高灵敏度与高选择性纳米间隙增强表面增强拉曼散射传感平台
摘要： 本文报道了一种高灵敏度、高选择性的表面增强拉曼光谱（SERS）传感平台。我们采用简单制备方法，通过直接无掩模等离子体刻蚀聚合物表面以及高纵横比银/聚合物纳米柱的表面张力驱动组装来产生等离激元热点。这些坍缩的等离激元纳米柱通过耦合局域表面等离激元共振产生增强的近场相互作用。小纳米间隙的高密度带来了优异的等离激元检测性能，平均SERS增强因子达到1.5×10^7。更重要的是，我们证明将等离激元纳米结构封装在纳滤膜中，可根据有机溶剂中的膜溶胀程度和分子尺寸实现小分子的选择性过滤。纳滤膜封装的SERS基底无需预处理，因此能利用便携式拉曼光谱快速简便地检测有毒分子。
关键词： 热点、传感器、分子过滤、表面增强拉曼光谱、局域表面等离子体共振
更新于2025-11-14 15:30:11
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新型吩噻嗪功能材料用于染料敏化太阳能电池（DSSC）的近红外表面增强拉曼光谱（NIR-SERS）研究
摘要： 近红外表面增强拉曼光谱（NIR-SERS）用于研究六种含罗丹明、1,3-茚满二酮和氰基乙酸三种不同官能团的新型吩噻嗪-部花青染料与等离子体纳米材料的相互作用，以判断等离子体纳米颗粒的引入能否提高格雷策尔型太阳能电池的效率。研究采用球形和棒状金纳米结构在溶液状态下进行。使用KCl诱导聚集的球形金纳米颗粒形成SERS热点时，结果显示含罗丹明官能团的吩噻嗪染料检测限低至0.1 mmol L?1（因形成Au–S键），而含氰基乙酸官能团的染料在水相分散体系中形成H-聚集体，检测限为3 mmol L?1。金纳米棒测得的SERS结果趋势相似但检测限更低，这是由于强结合表面活性剂的屏蔽效应所致。额外荧光研究表明纳米结构的引入会导致荧光猝灭。总体结论认为：由于与等离子体纳米颗粒的强相互作用，向含罗丹明和1,3-茚满二酮官能团的吩噻嗪部花青染料中添加金纳米颗粒可提升其在格雷策尔型太阳能电池中的性能。
关键词： 表面增强拉曼光谱、等离子体纳米粒子、染料敏化太阳能电池、吩噻嗪-部花青染料、近红外
更新于2025-11-14 15:16:37
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基于表面增强拉曼散射的适配体传感器对牛奶中卡那霉素残留的超灵敏分析
摘要： 本研究采用基于表面增强拉曼光谱的适配体传感器，建立了一种超灵敏检测牛奶样品中卡那霉素（KANA）的方法。开发了双链DNA结合型金银双金属纳米颗粒作为传感平台：首先通过端基修饰巯基将探针DNA固定在金纳米颗粒表面，经银壳包覆后，再使带有拉曼报告分子Cy3的KANA适配体DNA通过碱基互补配对与探针DNA杂交。结果表明，随着KANA浓度升高，Cy3的拉曼强度降低。该传感器不仅具有选择性，还实现了0.90 pg/mL的超低检测限，在水相试剂中呈现10 μg/mL至100 ng/mL的宽线性范围，并在液态全脂牛奶中获得了90.4–112%的满意回收率。实际样品检测证实该适配体传感器在卡那霉素残留痕量检测方面具有应用前景。
关键词： 牛奶、卡那霉素、适配体、表面增强拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用原位表面增强拉曼光谱探究痕量氧气辅助非质子锂-二氧化碳电池中碳酸锂的形成
摘要： 一种微量氧气辅助的非质子型锂-二氧化碳电池为二氧化碳回收提供了极具前景的解决方案。然而当前锂-二氧化碳电池常因放电产物碳酸锂（Li2CO3）难溶且不导电而出现阴极钝化与大过电位问题。要实现锂-二氧化碳电化学的最大能量效能，深入理解Li2CO3的形成机制至关重要。本研究报告通过原位表面增强拉曼光谱（SERS）解析了微量氧气辅助锂-二氧化碳电池的放电反应，发现高给体数（DN）溶剂中Li2CO3主要通过以过氧碳酸盐（C2O6^2-）为关键中间体的"电化学溶液路径"形成；而低DN溶剂中则通过阴极表面Li2O2与CO2的化学反应即"化学表面路径"生成。值得注意的是，放电过程中微量氧气在高DN溶剂中起到活化CO2的"准催化剂"作用，但在低DN溶剂中无此效应。本研究揭示的机理将有助于定制更优电解液体系，使电化学反应能在远离Li2CO3毒化影响的条件下释放更高能量。
关键词： 表面增强拉曼光谱，碳酸锂，O2辅助的非质子Li-CO2电池
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用带正电荷银纳米颗粒的表面增强拉曼散射法鉴定耐甲氧西林金黄色葡萄球菌
摘要： 该文章描述了一种基于表面增强拉曼散射（SERS）的细菌感染诊断方法。研究采用带正电荷的银纳米颗粒（AgNPs+）来识别耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。研究发现，AgNPs+通过静电聚集在细菌表面发生自组装，形成的组装体是优异的SERS基底。为验证SERS区分金黄色葡萄球菌与其他微生物的能力，测试了包括金黄色葡萄球菌29213、金黄色葡萄球菌25923、白色念珠菌、蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌在内的六种标准菌株。为进一步证明该方法在临床样本中鉴定MRSA的适用性，采用SERS检测了52株甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（MSSA）和215株MRSA分离株。使用3微升样本时，总测量时间（含孵育）为45分钟。该方法产生强增强的拉曼信号（位于730 cm?1和1325 cm?1），具有良好的重现性和重复性，成功应用于六种菌株微生物的区分。观察到金黄色葡萄球菌在730、1154、1325和1457 cm?1处的典型拉曼峰，分别归属于细菌细胞壁成分（730 cm?1-腺嘌呤、糖环模式，1154 cm?1-不饱和脂肪酸，1325 cm?1-腺嘌呤、多聚腺嘌呤，1457 cm?1为-COO-伸缩振动）。通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA）将金黄色葡萄球菌与其他菌种完全区分。此外，临床样本中的52株MSSA和215株MRSA也通过PLS-DA鉴定，与标准肉汤微量稀释法相比准确率接近100%?；谇痹诮峁古斜鸱治龅姆掷嘀苯犹峁┝斯馄妆湟煨?。可以认为，该方法为细菌及抗生素耐药性的鉴定以及抗生素耐药性研究提供了有力工具。
关键词： 金黄色葡萄球菌、纳米颗粒、甲氧西林耐药性、抗生素、潜结构判别分析分类（OPLS-DA）、表面增强拉曼光谱（SERS）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）、银纳米颗粒（AgNPs）、判别分析、拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过表面增强拉曼光谱检测金属-分子-金属结的形成
摘要： 振动模式在表征金属-分子-金属结中起着关键作用，但目前其检测要么需要单分子灵敏度，要么需要制备无缺陷的大规模结。我们在此证明，即使在存在大量缺陷的情况下，非理想表面上的表面增强拉曼散射（SERS）也能提供大量信息。我们利用SERS和密度泛函理论（DFT），确定了在粗糙金和金纳米颗粒上吸附的4-巯基吡啶上配位并还原的钯离子所形成的分子电子结的振动特征。研究表明，这些非理想表面可用于探测金属离子配位的动力学过程，并验证电化学金属化的成功。因此，非理想表面上的SERS被证明是一种有用的工具，可在对单分子或单晶表面进行更详细研究之前，快速确定制备分子电子结的关键工艺参数。
关键词： 金、4-巯基吡啶、金属-分子-金属结、表面增强拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:22:29
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一种用于识别不同来源外泌体的无标记平台
摘要： 外泌体包含细胞及细胞状态特异性的蛋白质、脂质和核酸等物质，在细胞信号传导与细胞间通讯中发挥重要作用。当前基于外泌体的生物标志物研究主要依赖分析候选标志物（即特定蛋白质或核酸），但这种方法可能遗漏尚未发现的重要标志物。替代方案是通过"组学"方法或能提供系统"指纹图谱"（无需识别每个生物分子组分）的技术来分析整个外泌体系统。本文描述了后一种平台——基于表面增强拉曼光谱（SERS）结合多元分析技术，并验证了该平台分析不同生物来源外泌体的有效性。 首先我们探究：这种分析是可采用市售简易试剂盒从胎牛血清分离的外泌体，还是必须通过"金标准"超速离心/过滤程序获得更高纯度样本。数据显示后者是此类分析的必要条件。确立该要求后，我们使用独特的石墨烯包覆金基底（含准周期金字塔阵列）混合SERS基底，严格分析了单个外泌体的拉曼光谱特征。为确定拉曼信号来源，我们结合低/高空间分辨率拉曼成像与扫描电镜的外泌体形态鉴定，两种方法均表明光谱来自单个外泌体。最后我们首次证明：该平台能根据拉曼特征区分不同生物来源的外泌体，这为开发基于外泌体的指纹图谱提供了前景广阔的新途径。 本研究为未来探索外泌体在各种生物过程中的作用，以及将其作为疾病诊断和治疗监测的生物标志物，奠定了坚实的技术基础。
关键词： 表面增强拉曼光谱、石墨烯、生物标志物、外泌体、主成分分析
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用间隙模式表面增强拉曼光谱探测固/液界面的电解质溶剂
摘要： 理解固液界面（SLI）紧邻区域的非质子溶液结构对下一代锂离子电池开发至关重要。然而，由于缺乏超高表面灵敏度的检测工具，研究电双层扩散层（约10纳米）附近的碳酸酯化学分布仍具挑战性。本研究通过基于单层金纳米粒子（Au NP）集合体的纳米间隙表面增强拉曼光谱（SERS）技术，成功测定了商用锂离子电池电解液中常用碳酸酯溶剂（碳酸乙烯酯EC和碳酸二乙酯DEC）及添加剂氟代碳酸乙烯酯FEC在电极表面约17纳米处（即扩散层附近）的结构特征。研究发现这些碳酸酯的SERS增强因子（EF）与分子极化率相关，其中EC和FEC的最大EF值达到约10^5。尽管化学结构相似，该单层Au NP SERS基底仍能清晰区分EC与FEC的独特拉曼指纹谱。相较于EC，FEC中因亚甲基桥氢原子被更重的氟原子取代，导致C-C骨架变形、环呼吸振动及C=O伸缩振动等模式频率升高——这一违背传统"球弹簧"振动模型的反常现象主要源于FEC环内键强增强。EC或DEC的SERS谱带积分与其摩尔浓度呈二阶经验多项式关联。本发现为深入理解固液界面电解液分子振动行为及开发新一代锂离子电池先进电解液开辟了新途径。
关键词： 碳酸盐溶剂、电解质、固/液界面、锂离子电池、表面增强拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:22:29
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控制颗粒状和多孔银薄膜的表面形貌与灵敏度以实现表面增强拉曼散射（SERS）
摘要： 设计用于表面增强拉曼光谱（SERS）的高效基底以实现低成本大规模制备，是进一步推动SERS常规化学分析应用的重要课题。本研究系统考察了不同射频等离子体（氩气、氢气、氮气、空气和氧气等离子体）及其组合对薄银膜表面形貌的影响。通过系统改变等离子体类型与条件、功率及处理时间，可获得具有不同表面结构与粗糙程度的银膜。以罗丹明B为探针分子时，这些经不同粗糙化处理的银表面作为高效SERS基底，其增强因子显著高于未经处理的溅射银膜。我们采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS与俄歇）、紫外-可见光谱（UV-vis）及接触角测量对粗糙化银膜进行了全面表征。结果表明，在可控条件下可获得不同形貌的粗糙银膜，这些银膜以罗丹明B为探针时展现出1.93×102至2.35×10?的宽范围可调SERS增强因子?？刂圃銮啃Ч闹饕蛩厥撬玫壤胱犹迤寮肮ひ仗跫ㄑ沽?、功率和处理时间）。本研究首次证实了等离子体处理对银薄膜表面粗糙化的有效性及其对界面调控SERS增强效应的深远影响，该制备方法可用于低成本大规模生产SERS基底。
关键词： 等离子体处理、溅射、表面增强拉曼光谱（SERS）、银、表面粗糙化
更新于2025-09-23 15:21:21
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活细胞中信使分子-多巴胺受体相互作用的拉曼光谱分析
摘要： 神经递质和药物等信号化合物与多巴胺受体（DARs）的选择性相互作用对治疗神经退行性疾病至关重要。本研究报道了一种结合理论计算与表面增强拉曼光谱（SERS）的方法，用于探究活细胞中信号化合物与D1和D2多巴胺受体的选择性相互作用。当多巴胺（DA）、安非他明、甲基苯丙胺和亚甲二氧基吡咯戊酮等信号化合物与D1多巴胺受体（DRD1）结合时，细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平升高；而与D2多巴胺受体（DRD2）结合时则导致cAMP水平降低。实验中我们将二氧化硅包覆的银纳米颗粒（AgNP@SiO2）内化至活细胞以吸附生物生成的cAMP，并通过SERS进行检测。该纳米颗粒不仅能吸附cAMP，还能显著增强样品的拉曼散射截面。当DRD1过表达细胞与信号化合物作用时，我们观测到cAMP的特征SERS峰，而DRD2过表达细胞及DRD1-DRD2共表达细胞均未出现这些特征峰。该方法成功实现了细胞内cAMP的检测及信号化合物对不同类型DAR选择性的表征，且因采用低功率入射激光即可检测细胞内cAMP而不造成显著细胞损伤，特别适用于活体研究。结合密度泛函理论计算发现，780 cm?1和1503 cm?1是cAMP的特征拉曼峰：其中780 cm?1峰对应cAMP分子中C?O、C?C、C?N键伸缩振动及两个O?H键的对称/不对称弯曲振动，1503 cm?1峰则源于O9?H3弯曲振动模式。
关键词： 环磷酸腺苷、活细胞、信号化合物、多巴胺受体、表面增强拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:21:21