智能所利用热敏性聚合物构筑动态表面增强拉曼散射热点
近期，中科院合肥智能机械研究所纳米材料和环境检测实验室刘锦淮研究员和杨良保副研究员等提出了利用热敏性聚合物构筑动态表面增强拉曼散射热点（Surface Enhance Raman Scattering,SERS）的概念，并取得了研究进展。
表面增强拉曼散射效应是一种与纳米结构相关的光学现象，它的强弱不但取决于金属本身，还和纳米结构的尺寸、形状和间距有关。表面等离子体共振(Surface plasma resonance，SPR)增强机理被认为是电磁场增强的主要贡献者：具有一定纳米结构的金属表面的电子在入射激光的作用下集体运动，在特定的频率下可形成表面等离子体共振。而表面等离子体共振的激发能极大地增强了金属表面的局域光电场，因而使得处于其中的探针分子的拉曼信号被极大地增强。然而，表面等离子体共振所产生的电场强度随离开表面的距离的增加而呈指数性衰减。所以，一直以来,在表面增强拉曼散射基底研究中，精确调控纳米粒子的间隙是提高信号灵敏度和重现性的热点。
传统的表面增强拉曼散射基底在合成以后，纳米粒子的间隙就被固定，无法进行灵活的调节以适应对目标分子进行痕量、高灵敏度检测。针对这一问题，智能所的研究人员设计了新颖的热点构筑方法：利用热敏性聚合物作为模板，在其表面原位生长纳米粒子，得到了能可逆调节纳米粒子间隙的表面增强拉曼散射基底。不需要复杂的功能化，仅利用简单的温度调节，纳米粒子的间隙就能由30纳米调节至4纳米，这一过程不仅增强了基底的纳米粒子表面等离子体共振强度，而且将待测分子锁定在表面等离子体共振所产生的强电场范围内，使待测分子的表面增强拉曼散射信号提高了近103倍。
同行专家对这一研究结果给予了高度肯定，认为该工作“interesting”“great potential” “great interest”，并且推荐发表到国际期刊《化学通讯》（Chemical Communications）上。
该研究工作得到了国家重大科学研究计划项目“应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究”和国家重大科学仪器设备开发专项“动态表面增强拉曼光谱技术用于农药残留检测”、“SHINERS技术探测毒品/爆炸物”的支持。
热敏性复合SERS基底热点的收缩和膨胀变化的原理示意图
理论计算热敏性复合SERS基底热点收缩前后形成的电磁场强度的变化
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