Small Methods:基于石墨烯柔性拉曼增强基底的SERS定量检测

表面增强拉曼光谱 (SERS) 从根本上提高了拉曼光谱的检测灵敏度,为拉曼光谱的应用提供了广阔前景,在环境检测、食品安全等领域有重要的应用价值。定量检测一直是SERS领域关注的前沿问题,也是SERS走向实际应用面临的挑战之一。迄今为止,SERS的定量检测还面临一系列挑战,拉曼信号的准确性、重复性、分子数目等因素都具有一定的不确定性。分子与金属增强基底之间的相互作用是导致这些不确定因素的主要原因之一,目前较好的解决方法是通过纳米级厚度的绝缘壳层来隔离分子与基底之间的直接接触。单层石墨烯具有原子级厚度和很高的透光性,同时还能淬灭荧光和增强拉曼散射信号,是作为分子和金属基底之间隔离层的理想材料。

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北京大学纳米化学研究中心的张锦教授课题组发展了基于石墨烯的柔性、透明、自支撑拉曼散射增强基底(G-SERS tape)。近日,他们利用这种新型的拉曼增强基底实现了SERS的定量检测。在G-SERS基底中,石墨烯提供了一系列定量检测的前提:1) 石墨烯的二维单晶性质保证了分子的均匀吸附,有助于分子数目的确定; 2) 单层石墨烯可作为分子/金属之间的隔离层,阻止分子与金属之间可能的光化学反应,保证分子拉曼散射信号的稳定性;3) 石墨烯本身具有稳定的拉曼散射信号,可作为内标,确保SERS检测信号的稳定性。同时,石墨烯与PMMA之间的金纳米结构提供了以电磁增强为主导的拉曼增强热点。他们以结晶紫(CV)和罗丹明B(RhB)为待测分子,展示了G-SERS定量检测技术,实现了对实际体系中RhB含量的准确检测,以及RhB在动态渗析过程中的原位检测。相关文章发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201700126)上。

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