SERS(表面增強(qiáng)拉曼光譜)作為一種超高靈敏度、超快速的無(wú)損檢測(cè)光譜技術(shù)，在食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等痕量有毒有害物質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越多的作用。

　　眾所周知，SERS增強(qiáng)機(jī)理主要分為兩種。一種是電磁場(chǎng)增強(qiáng)機(jī)理，依靠納米結(jié)構(gòu)的金、銀、銅等金屬的局域表面等離子共振實(shí)現(xiàn)拉曼信號(hào)的增強(qiáng)。另一種是化學(xué)增強(qiáng)機(jī)理，依靠增強(qiáng)基底與分子間的電荷轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)拉曼信號(hào)的增強(qiáng)。

圖1. 增強(qiáng)機(jī)理

　　Zhongqun Tian et al. Nanostructure-based plasmonenhanced Raman spectroscopy for surface analysis of materials. Nature Reviews Materials 2016.

　　目前而言，大部分SERS檢測(cè)體系還是以電磁場(chǎng)增強(qiáng)機(jī)理為主，需要設(shè)計(jì)具有不同形貌和尺寸的幣族金屬納米結(jié)構(gòu)。如何開發(fā)不需要金屬的高活性SERS基底材料，則成了一項(xiàng)更為艱巨的任務(wù)。

　　有鑒于此，George C. Schatz, Antonio Facchetti, Hakan Usta, Gokhan Demirel等人合作開發(fā)了一種具有高SERS活性的有機(jī)半導(dǎo)體材料。

圖2. 納米結(jié)構(gòu)的DFH-4T薄膜

　　研究人員通過(guò)氣相沉積技術(shù)，利用一種π-共軛的有機(jī)半導(dǎo)體α,ω-diperfluorohexylquaterthiophene (DFH-4T),設(shè)計(jì)制備了一種類似常春藤的超疏水納米結(jié)構(gòu)薄膜。這種不含金屬的有機(jī)半導(dǎo)體分子薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)可以實(shí)現(xiàn)3.4×103的拉滿信號(hào)增強(qiáng)。

圖3. 納米結(jié)構(gòu)DFH-4T薄膜的SERS增強(qiáng)

圖4. 納米結(jié)構(gòu)DH-4T薄膜的SERS增強(qiáng)

　　量子力學(xué)計(jì)算和對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，π-共軛的核心氟碳取代以及獨(dú)特的DFH-4T薄膜形貌對(duì)SERS增強(qiáng)起到主導(dǎo)作用。

　　進(jìn)一步，研究人員在DFH-4T薄膜表面涂覆一層金膜，實(shí)現(xiàn)了1010左右的增強(qiáng)系數(shù)，可以檢測(cè)到<10-21摩爾級(jí)別的待測(cè)物。

圖5. Au@ DFH-4T薄膜的SERS增強(qiáng)

　　總之，這項(xiàng)研究為SERS基底材料的設(shè)計(jì)以及痕量物質(zhì)的超靈敏無(wú)損檢測(cè)帶來(lái)了新的方向!

（來(lái)源：納米人 路漫?）