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越来越“精细”的表面增强拉曼研究——第二十届全国光散射学术会议SERS分会场报告摘录

仪器信息网 2019/11/04 22:44:21 点击 1916 次
默克工艺
[导读] 本次会议各位老师的报告,涉及了各类型SERS基底的制备及应用研究。特别需要指出的是,很多老师的研究已经越来越“精细”,他们的研究工作不再局满足于“是什么”,更多的在研究“为什么”。

  仪器信息网讯 2019年11月2-6日,由中国物理学会光散射专业委员会主办,苏州大学、厦门大学承办的第二十届全国光散射学术会议(CNCLS20)在苏州同里湖大饭店召开,吸引了近600人参会,参会人数创历届之最。

  本届大会组委会特别邀请了国内外知名专家学者就近两年光散射及相关光谱原理和技术等领域的前沿热点问题进行交流,并增加了仪器研发和应用的相关报告,全力展示中国在光散射领域所取得的最新进展及成果,增进光散射及相关领域科技工作者的交流与合作,促进我国光散射和光谱事业的发展。

  除6场大会报告外,大会组委会特别设置了物理材料仪器、表面增强拉曼(SERS)、分析医药其他三个分会场分别进行邀请报告和口头报告。其中,SERS分会场特别安排了14场邀请报告,21个口头报告,63份墙报。特别值得一提的是,延续历届“火热”的氛围,本次SERS分会场出席人数再次爆棚。

会场.JPG

SERS分会场现场

  从1974年,有关拉曼增强的第一篇文章发表到现在已经有45年了。45年间,SERS取得了长足的进展,虽然前半段时间发展的相对缓慢,但是得益于纳米科技的发展,后半段的发展非常迅速。就我国而言,近几年越来越多的课题组踏入这个领域,从历届会议SERS分会场的“火爆”场面也足见我国SERS依然保持强劲的发展势头。

  本次会议各位老师的报告,涉及了各类型SERS基底的制备及应用研究。特别需要指出的是,很多老师的研究已经越来越“精细”,他们的研究工作不再局限于“是什么”,更多的在研究“为什么”。老师们不仅以应用为目的构建了特异性的拉曼探针,而且在制备的过程中还对分子进行精准的结构调控,甚至有老师开玩笑说是在“玩弄”分子。不仅如此,很多老师的研究工作还深入剖析了SERS的相关机理。

  部分老师的精彩报告摘录如下:

杨海峰.JPG

报告人:上海师范大学 杨海峰教授

报告题目:基于表面特异性反应的拉曼探针构建

  发展生物标志物、病毒和食品添加物的快速传感分析方法是实现 POCT(Point-of-Care Test)和食品安全相关现场检测的迫切技术需求。而在稳定的表面增强拉曼基底上修饰特异性反应层,可构建针对性的拉曼探针,有利于提高方法选择性。杨海峰教授课题组对金或银纳米粒子表面进行基于表面反应体系的功能化,制备了多种高选择性的拉曼探针,并开展了一系列的应用研究,如检测蔬菜农残福美双、唾液毒品标志物、肺癌标志物、人血液多巴胺、H7N9病毒等,表现出良好的传感应用前景。

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报告人:苏州大学 田景华教授

报告题目:拉曼光谱技术在氧化还原反应过程和机理上的研究初探

  报告中,田景华教授介绍了其最新的研究成果:结合在线电化学光谱技术(EC-Raman),探明了BaCO3/rGO材料ORR的催化活性中心为Ba离子,并推测出在其表面发生2电子和4电子反应的反应历程;使用粗糙Au电极为工作电极,结合电化学表面增强拉曼光谱技术,系统研究了pH从1到13范围内的ORR反应过程和可能的反应途径。田景华教授指出:具有高灵敏度的原位表面增强光谱技术,在电催化反应机理研究及电催化剂材料设计方面具有指导性意义并能发挥重要的作用。

宋薇.JPG

报告人:吉林大学 宋薇教授

报告题目:纳米酶表面增强拉曼基底的研究

  利用SERS技术以纳米复合酶作为新型催化剂,可以在原位-动态环境条件下研究催化表界面和反应中间体,对催化剂表面的分子转化催化过程进行指纹谱学监测,间接获得对生物分子、重金属离子等SERS高灵敏检测。宋薇教授构筑了一系列兼具类酶催化活性和 SERS活性的纳米酶SERS基底,利用SERS及其他技术研究了类酶催化过程中分子的反应动力学过程,提出了SERS研究纳米酶的动力学模型,探讨了其类酶催化机理,并将其应用于多种有机分子及生物分子的超灵敏检测中。

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报告人:合肥工业大学 刘洪林教授

报告题目:液相界面拉曼分析中的分子吸附问题初探

  贵金属表面与待测分子间的亲和性会影响待测分子在纳米间隙中的定位,很大程度上影响SERS的增强效果。刘洪林教授对液相界面拉曼分析中的分子吸附问题进行了深入的研究,报告中,其详细介绍了三维液相界面的定量化SERS测量、金属表面分子亲和性问题,并指出液相界面纳米阵列具有优异的可调谐、自愈合特性,液相界面分析克服(或弱化)了分子亲和性限制。据悉,刘洪林教授课题组利用PML-SERS技术,已成功实现多种植物和动物油脂中一种或两种多环芳烃的同时检测分析,具有良好的稳定性。

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报告人:西安交通大学 方吉祥教授

报告题目:富集型SERS检测方案及分子传感

  当前, 如何提高对低SERS活性分子的检测灵敏度是SERS技术的关键问题之一,而如何高效的把待测分子在空间上局域化到等离激元热点区域仍然是提高SERS检测灵敏度至关重要的问题。西安交通大学方吉祥教授提出了两种分子富集型的SERS检测方案,一种是基于轻质漂浮微球和超滑移衬底策略的分子富集方法,另一种是基于毛细作用的分子富集方法。据悉,通过两种方法,待测分子都能高度的局域化到空间上很小的区域,从而显著的提高其SERS检测灵敏度。

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报告人:东北大学 徐章润教授

报告题目:基于微流控液滴的表面增强拉曼光谱检测方法

  构建高灵敏度、高重现性和集成化的SERS分析方法是当前的研究热点之一,而微流控液滴作为稳定的微反应器,具有尺寸均一、混合速度快、传质和传热效率高等特点,在材料合成、生物和化学分析等方面具有广泛的应用前景。结合微流控液滴和SERS技术,构筑SERS基底以及基于液滴的定量分析方法,对探索肿瘤生理活动、临床药物开发、催化机理等具有十分重要的科学意义。徐章润教授在报告中分享了三方面的研究工作:微流控液滴作为微检测池用于SERS的检测;微流控液滴作为微反应器用于SERS检测;微流控液滴制备的凝胶微粒用于SERS检测。

杨士宽.JPG

报告人:浙江大学 杨士宽研究员

报告题目:电化学3D打印SERS 器件

  杨士宽研究员从常规SERS器件讲起,介绍了电沉积浸润性可调银膜、SERS揭示分子转动调控机制,电沉积网粒体SERS微器件等多方面的内容。特别值得一提的是,杨士宽研究员介绍了一种新的具有体“热点”的体增强拉曼散射(VERS)基底,并比较了SERS和VERS在检测病毒方面的区别,研究结果显示VERS检测病毒弱依赖其取向,大大提高了病毒信号的重现性;此外,杨士宽研究员还介绍了SERS器件的电化学3D打印策略,详细介绍了电化学3D打印的鱼雷机器人及其在生物医学领域潜在的应用。

刘国坤.JPG

报告人:厦门大学 刘国坤副教授

报告题目:SERS 快检研究中的科学和技术问题初探

  近年来,借助于拉曼光谱仪的小型化和微型化,SERS技术已经从实验室技术逐渐发展成为一种现场快检技术。刘国坤副教授的报告从SERS快检研究思路、痕量定性分析、定量分析的可靠性、化学计量学的作用等四个方面剖析了SERS领域尚待解决的一些基本科学问题。其间,针对分子与热点间有效相互作用进行了详细的介绍。刘国坤副教授指出SERS的实际应用研究拓展,不仅仅是SERS基础研究的外延,同时也反推并促进 SERS机理的深入分析和理解。

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报告人:中科院合肥物质科学研究院 杨良保研究员

报告题目:高灵敏毒品SERS检测方法研究

  杨良保研究员的报告从增强芯片的关键科学问题和技术研究思路讲起,介绍了其课题组基于SERS技术而进行的便携式毒品快速检测体系研究。据悉,经过多年的研究和积累,其课题组已经成功开发了涉毒案件现场样品前处理模块,研制了基于贵金属纳米材料的SERS增强芯片,建立了常见毒品毒物SERS光谱数据库,并进行了智能识别与光谱仪系统的集成,实现对了人体唾液、尿液和毛发毒品的快速检测与鉴定,为各类涉毒案件的快速处置提供 SERS 解决方案、技术与设备支撑。

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报告人:中科院苏州纳米所 赵志刚研究员

报告题目:氧化钨基SERS材料的结构调控

  探索新型、高性能的非金属基底一直是SERS技术中最重要的研究方向之一,尤其近年来半导体化合物被证实具有SERS活性,其丰富的种类与化学组成引起人们极大的兴趣。通常认为金属材料中以电磁增强为主,而半导体化合物表面化学增强则起决定作用。正因为机制不同,半导体材料用作SERS基底的设计应遵循完全不同于现有的贵金属材料的研究理念。赵志刚研究员通过半导体氧化物中的氧缺陷、表面修饰、填隙离子插入等组成结构调制方式实现了其SERS性能的大幅提升。

  截至11月4日,第二十届全国光散射学术会议的日程已过三分之二,SERS分会场的报告也已经进行了大半。除了以上老师的报告之外,中山大学李攻科教授等也带来了精彩的分享,由于篇幅的原因,在此就不再详细介绍。

  作为拉曼光谱领域“炙手可热”的研究课题,SERS的研究群体不断扩大,发表的论文数量持续增长,近年来的研究方向和角度也呈多样化发展,这是学术界可喜的事情。但是,大家还必须认识到,目前SERS的机理研究及实际应用还存在不少问题,学术界的高产出如何更好提升和推动应用领域的实战是值得大家共同思考的话题!


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