表面增強拉曼光譜(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, 簡稱SERS)技術(shù)由于其高檢測靈敏度、能提供待測分子指紋信息、具有無損檢測和抗水干擾等優(yōu)點，在痕量物質(zhì)檢測和分析領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛并越來越受到重視。由于SERS效應(yīng)主要發(fā)生在一些貴金屬納米材料表面，對于利用SERS探測不溶于水且在貴金屬表面吸附能力差的有機污染物還存在一些困難。為了提高其檢測靈敏度，一般有兩種方法：一種是制備出具有SERS活性高的納米材料和結(jié)構(gòu)，二是對SERS襯底進行特殊功能化的修飾，使待測分子可以富集在SERS襯底表面。
為了實現(xiàn)對環(huán)境中可持續(xù)存在的有機污染物-多氯聯(lián)苯(Polychlorinated biphenyls，簡稱PCBs)快速、準確、痕量檢測，課題組研究人員通過一種簡便優(yōu)化的方法制備完成了以環(huán)糊精(一種環(huán)狀低聚葡萄糖分子，具有內(nèi)緣斥水、外緣親水的結(jié)構(gòu))修飾的核殼結(jié)構(gòu)的金屬納米顆粒，并成功用于PCBs的痕量檢測。他們利用環(huán)糊精分子在堿性條件下具有還原性的特性，直接還原硝酸銀，在金包裹二氧化硅材料的表面上包覆上一層薄銀殼層，同時讓過量的環(huán)糊精分子吸附在材料表面，從而用一步反應(yīng)的方法得到化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、具有SERS活性的納米顆粒，同時完成對納米顆粒的修飾，有利于捕獲和富集PCBs分子。
實驗結(jié)果顯示，這種方法極大地提高了材料的SERS檢測效果。有限元局域電場模擬結(jié)果也證明，相對于單獨金包裹二氧化硅或銀包裹二氧化硅顆粒來說，銀包裹金包裹二氧化硅材料具有更好的SERS效應(yīng)。利用此功能化核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒構(gòu)筑的SERS基底，可以檢測PCB-3、PCB-29和PCB-77三種不同PCB分子，檢測限為微摩爾量級。值得注意的是，在實驗中不僅觀察到了歸屬于PCBs的特征峰，還觀察到了一些新峰，通過光譜理論計算歸屬于PCBs和環(huán)糊精相互作用的各種復(fù)合體，這是第一次在實驗上提供了環(huán)糊精捕獲PCBs分子的SERS光譜證據(jù)。因為環(huán)糊精修飾的核殼納米顆?？梢杂糜阼b別和檢測不同PCBs分子，這項工作為特異性檢測環(huán)境中痕量多氯聯(lián)苯提供了新的方法和依據(jù)。
該工作得到科技部“973”計劃和國家自然科學(xué)基金等項目支持。
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(a)檢測模式圖 (b)材料微觀表征圖 (c)三種多氯聯(lián)苯檢測SERS檢測圖
