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《2011中国材料研讨会论文摘要集》2011年
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基于石墨烯的绿色表面增强拉曼光谱技术

徐伟高  凌曦  张锦  
【摘要】:表面增强拉曼散射光谱(SERS)作为有效的拉曼增强手段,通常可以使待测分子的散射信号增强104~108,为拉曼光谱开辟了广阔的应用前景。但由于缺乏一种普适化的SERS基底,各种SERS结果往往随着基底材料、制备方法、测量条件等的影响而千差万别。本课题组最近发展的石墨烯增强拉曼散射光谱技术(GERS)是一个崭新的领域,可以提供均一、稳定、重复性好的拉曼增强信号。但由于化学增强机制,GERS在应用中有一定的局限性,如短程效应、电子结构以及能级结构的匹配等限制条件,更重要的是GERS的增强因子很低(2~17)。为解决这个问题,我们首次提出将GERS和传统SERS技术结合起来,构建了石墨烯包覆的金属纳米结构复合增强基底(GENERS),在改善传统SERS基底均一性、稳定性、重复性的同时,提高GERS的增强因子。实验表明,我们构建的石墨烯/金属纳米结构复合表面增强拉曼散射基底具有以下优点:(1)增强因子高。原子层厚度的石墨烯隔离层对金属纳米结构表面等离子体共振产生的电磁场衰减作用可以忽略,GENERS可以有强的电磁场增强;(2)信号真实。GENERS基底可以隔离金属-探针的直接接触产生的化学吸附键振动、金属诱导的分子结构形变、金属-探针分子电荷转移、金属催化的分子副反应等干扰。(3)信号稳定。探针分子在激光下的光漂白作用是表面增强拉曼散射测量中难以回避的问题。石墨烯-分子容易形成稳定复合物,从而在GENERS体系可以被避免或减弱。(4)荧光淬灭剂和天然的内标。石墨烯层可以淬灭荧光从而抑制荧光干扰,另外,原子级规整的石墨烯自身稳定、明确的拉曼信号使其适于作为天然的内标,用于开展GENERS技术的定量化应用。(5)循环检测。惰性的石墨烯隔离层有效阻止了探针-金属的强相互作用,适当条件下,GENERS基底容易实现"检测-清洁-检测"循环,同时提出"柔性拉曼散射增强基底"的概念,实现了GENERS技术在任意形貌基底上的在线、无损检测。

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