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   近期，中科院合肥智能機(jī)械研究所納米材料和環(huán)境檢測實(shí)驗(yàn)室劉錦淮研究員和楊良保副研究員等提出了利用熱敏性聚合物構(gòu)筑動態(tài)表面增強(qiáng)拉曼散射熱點(diǎn)（Surface Enhance Raman Scattering,SERS）的概念，并取得了研究進(jìn)展。

   表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)是一種與納米結(jié)構(gòu)相關(guān)的光學(xué)現(xiàn)象，它的強(qiáng)弱不但取決于金屬本身，還和納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和間距有關(guān)。表面等離子體共振(Surface plasma resonance，SPR)增強(qiáng)機(jī)理被認(rèn)為是電磁場增強(qiáng)的主要貢獻(xiàn)者：具有一定納米結(jié)構(gòu)的金屬表面的電子在入射激光的作用下集體運(yùn)動，在特定的頻率下可形成表面等離子體共振。而表面等離子體共振的激發(fā)能極大地增強(qiáng)了金屬表面的局域光電場，因而使得處于其中的探針分子的拉曼信號被極大地增強(qiáng)。然而，表面等離子體共振所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度隨離開表面的距離的增加而呈指數(shù)性衰減。所以，一直以來,在表面增強(qiáng)拉曼散射基底研究中，精確調(diào)控納米粒子的間隙是提高信號靈敏度和重現(xiàn)性的熱點(diǎn)。

   傳統(tǒng)的表面增強(qiáng)拉曼散射基底在合成以后，納米粒子的間隙就被固定，無法進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)以適應(yīng)對目標(biāo)分子進(jìn)行痕量、高靈敏度檢測。針對這一問題，智能所的研究人員設(shè)計(jì)了新穎的熱點(diǎn)構(gòu)筑方法：利用熱敏性聚合物作為模板，在其表面原位生長納米粒子，得到了能可逆調(diào)節(jié)納米粒子間隙的表面增強(qiáng)拉曼散射基底。不需要復(fù)雜的功能化，僅利用簡單的溫度調(diào)節(jié)，納米粒子的間隙就能由30納米調(diào)節(jié)至4納米，這一過程不僅增強(qiáng)了基底的納米粒子表面等離子體共振強(qiáng)度，而且將待測分子鎖定在表面等離子體共振所產(chǎn)生的強(qiáng)電場范圍內(nèi)，使待測分子的表面增強(qiáng)拉曼散射信號提高了近103倍。

   同行專家對這一研究結(jié)果給予了高度肯定，認(rèn)為該工作“interesting”“great potential” “great interest”，并且推薦發(fā)表到國際期刊《化學(xué)通訊》（Chemical Communications）上。

   該研究工作得到了國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“應(yīng)用納米技術(shù)去除飲用水中微污染物的基礎(chǔ)研究”和國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“動態(tài)表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)用于農(nóng)藥殘留檢測”、“SHINERS技術(shù)探測毒品/爆炸物”的支持。

熱敏性復(fù)合SERS基底熱點(diǎn)的收縮和膨脹變化的原理示意圖

理論計(jì)算熱敏性復(fù)合SERS基底熱點(diǎn)收縮前后形成的電磁場強(qiáng)度的變化