中科院固體所楊亞軍博士在導(dǎo)師孟國文研究員的指導(dǎo)下，在基于銀納米“樹枝晶”表面增強拉曼散射（SERS）效應(yīng)對四氯聯(lián)苯的快速檢測研究方面取得新進展，為快速檢測痕量的其它多氯聯(lián)苯（甚至其它持久性有機污染物（POPs））開辟了一條新途徑，對于環(huán)境中POPs的快速痕量檢測具有重要的參考價值。相關(guān)成果申請了國家發(fā)明，撰寫的論文發(fā)表在J. Appl. Lett.107, 044315 （2010）。
多氯聯(lián)苯（PCBs）是POPs中的一類，它具有良好的介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，所以過去曾廣泛用在工業(yè)變壓器和電容器中。PCBs能在環(huán)境中長期殘留，并可長距離遷移，具有脂溶性和生物蓄積性，對人類和野生動植物有很大的毒副作用。
目前常用檢測PCBs的方法主要有：熒光光譜法，色譜分析法，以及氣相色譜同位素稀釋飛行時間質(zhì)譜分析法等。然而，這些方法不僅需要復(fù)雜昂貴的儀器設(shè)備，而且檢測周期長，因此難以實現(xiàn)快速痕量檢測。
拉曼Raman散射是物質(zhì)的固有特性，Raman峰具有指紋特征，因此通過檢測物質(zhì)的Raman峰，可以鑒定被測物的種類。但對于含量極少的被測物，就無法直接用Raman散射來檢測。這時就需要想方設(shè)法吸附與富集被檢測物，或通過特定的襯底來增強被測物的Raman信號。
貴金屬納米顆粒具有良好的光學(xué)性質(zhì)。根據(jù)電磁理論，在外加交變電磁場作用下，顆粒表層的自由電子會發(fā)生極化，產(chǎn)生集體振蕩。當外場的頻率和顆粒內(nèi)自由電子的固有頻率相等時，產(chǎn)生表面等離子體共振（簡稱SPR）現(xiàn)象。這種SPR效應(yīng)，可以強烈改變局域電磁場，引起局域場強度顯著提高。這時，當被檢測分子吸附在顆粒表面時，其Raman散射信號將會大幅度的放大，即產(chǎn)生所謂SERS效應(yīng)。貴金屬顆粒的這種SERS效應(yīng)，在POPs的快速、痕量檢測方面具有很大的*性。這是因為Raman信號是被檢測物質(zhì)的本征譜學(xué)性質(zhì)，具有指紋特性，便于識別；由于Raman信號的大幅度增強（取決于具體的SERS襯底），所以檢測的靈敏度很高，有望對POPs實現(xiàn)痕量檢測；SERS檢測實驗所需的時間較短，因此有望實現(xiàn)對POPs的快速、在線檢測。
在基于SERS原理的檢測技術(shù)中，關(guān)鍵是獲得高活性的SERS襯底?？蒲腥藛T采用無電化學(xué)沉積法構(gòu)筑了大面積的貴金屬銀“樹枝晶”納米結(jié)構(gòu)，以R6G為探針分子，發(fā)現(xiàn)這種銀納米“樹枝晶”具有非常高的 SERS活性。分析表明，這主要是與納米“樹枝晶”本身具有的周期性對稱分級納米結(jié)構(gòu)有關(guān)。進而，科研人員用這種銀的納米“樹枝晶”作為SERS基底，嘗試對四氯聯(lián)苯PCB77的快速檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其檢測極限可達10-8M，檢測時間不到1min。
該工作得到納米研究重大科學(xué)研究計劃（No.2007CB936601）、國家自然科學(xué)基金（50972145）和中科院百人計劃資助。
來源：合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
