等离激元增强仪

p 　　国家重大科学仪器设备专项项目是为了贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》，由财政部、科技部共同设立的旨在支持重大科学仪器设备开发，以提高我国科学仪器设备的自主创新能力和自我装备水平，支撑科技创新，服务经济建设而设立的专项支持资金。 /p p 　　厦门大学田中群院士牵头组织实施的国家重大科学仪器设备开发专项—“等离激元增强拉曼光谱仪器研发与应用”，自2011年10月开始实施，于2015年9月结束,是首批获得资助中参与单位最多的项目。2016年分别通过组织部分技术和财务验收，并最终与2017年4月以优异成绩通过科技部的综合验收。 /p p 　　重大专项面向国家重大需求，基于等离激元增强拉曼光谱(PERS)的原始创新，通过系统集成创新，研制和开发了包括台式、便携和微型三类PERS仪器系统，取得诸多重要成果。 /p p strong 　　仪器系统研发 /strong /p p 　　为了更好发挥拉曼在食安、毒化、医疗领域应用，厦门大学拉曼团队集成研制了台式、便携和微型三类PERS仪器系统，具有自主知识产权的关键和核心技术是具有国际领先水平的增强模块以及前处理模块，使得国产的拉曼对现场问题有解决应用。 /p p 　　台式PERS仪器系统主要包括针尖增强拉曼光谱(TERS)仪器和消逝场激发便携式PERS仪器，其综合性能均超越国际同类商品的水平。重点开发的便携式PERS快速检测系统，成功实现针对食品安全、环境监测、公共安全以及国防安全等领域的现场快速和准确高效检测，形成了专用型便携式快速检测仪，整体性能或超越市场同类产品，或填补空白。 /p p strong 　　知识产权 /strong /p p 　　积极开展包括专利以及标准等知识产权开发与推广工作。其中福建省地方标准 “便携式拉曼光谱快速检测仪技术要求”已于2017年颁布实施。国家标准“拉曼光谱仪”将在2018年完成编订。项目产生了大量知识产权，共申请162项专利(其中141项发明专利)，已授权66项(58项发明专利)。 /p p strong 　　应用及产业化 /strong /p p 　　项目经过四年开发，产业化成果转化显著，成立了首家等离激元增强拉曼光谱仪器研发与应用中心，并由厦门大学通过技术转化形式，成立了厦门市普识纳米科技有限公司，专门项目产业化推广，同时在2016年筹划对设备硬件及软件算法的研制，成立厦门谱识科仪有限公司，真正使得拉曼产品深入用户，解决用户实际检测困难。迄今已经专门在食品安全，公共安全与医疗领域进行工程化与产业化工作。相关产品已经在各个行业获得广泛推广与应用。目前在食品安全领域，普识纳米传承了项目开发成果，开发了涵盖200种食品安全风险因子、环境优控重金属和涉恐化学物质与毒品的现场快速检测方法。 /p p 　　已研制并开始量产出国际上首家具有自主知识产权的拉曼食品安全快速检测仪、拉曼毒化检测仪和拉曼疾病诊断仪，其中食品安全仪可检测范围涵盖农残，兽残，添加剂，有毒有害物质等种类 毒化检测仪目前为国内首创实现微量危化品和毒品的检测 国际首创的疾病诊断仪目前成果显著，已经进入临床二期实验阶段。目前已产品广泛推广应用与国内外快速检测领域，在2017年厦门金砖会晤安全保障方面，为峰会安全保驾护航。 /p p style=" TEXT-ALIGN: right" & nbsp （供稿：厦门谱识科仪） /p

记者从北京大学获悉，该校马仁敏研究员和戴伦教授合作，实现了一种新型激光增强表面等离激元探测技术。　　这种新型探测技术的强度探测品质因子比传统的表面等离激元(SPR)探测器高400倍左右。同时成本低，尺寸仅为微米量级，在一根头发丝的端面上即可制备数以千计的探测器。　　“该探测器所具有的极高灵敏度、低成本和小体积的特点可能会使其在疾病的早期诊断、公共场所的安全监测和环境食品卫生等领域发挥重要的作用。”马仁敏说。　　表面等离激元是一种局域在金属介质界面的局域电磁模式，通过将光频段的电磁波与贵金属中的自由电子的振荡耦合，将电磁场的能量限制在很小的尺度内，其振荡频率对周围环境非常敏感。通过探测由周围折射率变化引起的等离激元共振模式的变化形成的表面等离激元探测器是一种实时和不需要荧光标记的新型探测器。近20年以来，其在疾病诊断、生物化学研究与应用和环境监控等领域取得了非常大的成功。　　马仁敏说，用于产生等离激元共振的金属中自由电子的振荡所带来的欧姆损耗在传统的等离激元探测器中不可避免，从基本物理原理上来讲，是进一步提高探测器灵敏度的障碍。马仁敏研究小组将激光原理引入到了表面等离激元探测器中，利用激光中的受激辐射光放大补偿了欧姆损耗，在前期气相超灵敏爆炸物检测的基础上(Nature Nanotechnology, 2014)，实现了液相激光增强表面等离激元(LESPR)探测器。　　新的探测器主要包括金属层和增益介质层，增益介质层形成在金属层上 在增益介质层和金属层的界面上形成表面等离激元模式，此模式由增益介质层的边界限制从而形成表面等离激元激光腔 待测液体覆盖在增益介质层上 激发光经过待测液体入射至增益介质层，增益介质在激发光的泵浦下产生受激辐射，经由激光腔反馈放大产生表面等离激元激光，该表面等离激元激光的波长和强度与待测液体的折射率有关。　　在实验中应用了戴伦教授合成的发光波长在700纳米左右的硒化镉纳米晶体作为增益材料，其发光波长正好位于生物组织和水散射和吸收较小的700纳米到900纳米的窗口波长。相比于通常应用于等离激元激光中的金属银，他们使用了金。　　“金虽然具有较高的欧姆损耗，但其化学性质远比银稳定，适合应用于生物和其他复杂环境的应用。”戴伦教授说。　　在实验中，除了预期的激光效应补偿欧姆损耗使得等离激元共振的谐振线宽显著变窄意外，他们还发现激光增强表面等离激元探测器具有传统表面等离激元探测器所不具有的高斯光谱线型和无背景辐射的优点。　　“这些特点使激光增强表面等离激元探测器具有高达84000的强度探测品质因子，比传统的表面等离激元探测器的强度探测的品质因子高400倍左右。”马仁敏说，“同时，因为使用了微腔效应，整个激光增强表面等离激元探测器的尺寸仅为微米量级，在一根头发丝的端面上即可制备数以千计的探测器，具有低成本、小型化、规模化集成的优点。”　　该工作目前已被领域内的知名期刊Nanophotonics接收发表，北京大学博士后王兴远，博士生王逸伦和王所为文章共同第一作者，马仁敏研究员和戴伦教授为通讯作者。同时他们也为该探测器申请了发明专利。

在火场抢险中，红外热像仪（TIC）是不可或缺的工具。这些至关重要的工具可帮助您看穿烟雾并监控火势蔓延情况，从而快速制定救灾计划、定位热点、挽救生命。FLIR K系列热像仪已协助消防员参与救援工作十余年，为火场救援贡献了不少力量！近期，FLIR宣布推出增强版Kxx系列消防用红外热像仪其图像清晰度和对比度经过提升可强化应急救援人员的态势感知能力帮助他们更加安全高效地完成任务具体有哪些亮眼优势呢？跟随小菲的脚步来看看吧~01升级图像质量，高效作业增强版FLIR Kxx系列消防搜救（SAR）红外热像仪（TIC）改进了图像处理功能，显著提升了整个成像范围内的图像质量和清晰度，在低对比度（温度跨度较大）场景中效果尤为显著。Kxx系列红外热像仪的红外分辨率最高可达320×240，再搭配FSX灵活场景增强技术，就能够生成非常清晰、纹理分明的热图像，细枝末节也一目了然。增强的视觉效果能强化操作人员的整体态势感知能力，因此有助于消防员在浓烟弥漫的建筑物中辨明方向，抢险救灾。热成像对比：左边为旧版Kxx，右边为增强版Kxx增强版FLIR Kxx系列热像仪可作为消防和搜救领域标配的可靠工具，它能帮助从业人员在低能见度条件下争分夺秒地勘测危险环境。有了它，公共安全人员能够更准确地识别不稳固的地板区域、门、空隙和隐藏的隔间，从而快速定位人员和热点，帮助一线人员更快开展检测、处置事故。02坚固抗造，符合行业标准增强版FLIR Kxx系列热像仪可承受极其严酷的火灾环境，可在高达260℃的环境温度下连续工作五分钟，无论是从2米高处跌落、水柱喷射还是炙热的温度都无法奈何它。其4英寸图像显示屏由防护等级为IP67的外壳包裹，无论处在潮湿、肮脏还是能见度低的环境中，都能捕捉火场中的点滴细节。Kxx系列热像仪主要包含K33、K45、K53、K55和K65五种型号，其大按钮的设计方便消防员佩戴手套使用，操作简单直观。配套的可伸缩挂绳（16 N、58 oz），让消防员需要解放双手时，可直接将设备挂在身上，方便救援！增强版FLIR Kxx系列热像仪延续了价格实惠，同时兼具可靠性、清晰度和高效性能的优势正是应急救援人员的理想工具

在火场抢险中，红外热像仪（TIC）是不可或缺的工具。这些至关重要的工具可帮助您看穿烟雾并监控火势蔓延情况，从而快速制定救灾计划、定位热点、挽救生命。FLIR K系列热像仪已协助消防员参与救援工作十余年，为火场救援贡献了不少力量！近期，FLIR宣布推出增强版Kxx系列消防用红外热像仪，其图像清晰度和对比度经过提升，可强化应急救援人员的态势感知能力，帮助他们更加安全高效地完成任务，具体有哪些亮眼优势呢？01 升级图像质量，高效作业增强版FLIR Kxx系列消防搜救（SAR）红外热像仪（TIC）改进了图像处理功能，显著提升了整个成像范围内的图像质量和清晰度，在低对比度（温度跨度较大）场景中效果尤为显著。Kxx系列红外热像仪的红外分辨率最高可达320×240，再搭配FSX灵活场景增强技术，就能够生成非常清晰、纹理分明的热图像，细枝末节也一目了然。增强的视觉效果能强化操作人员的整体态势感知能力，因此有助于消防员在浓烟弥漫的建筑物中辨明方向，抢险救灾。热成像对比：左边为旧版Kxx，右边为增强版Kxx增强版FLIR Kxx系列热像仪可作为消防和搜救领域标配的可靠工具，它能帮助从业人员在低能见度条件下争分夺秒地勘测危险环境。有了它，公共安全人员能够更准确地识别不稳固的地板区域、门、空隙和隐藏的隔间，从而快速定位人员和热点，帮助一线人员更快开展检测、处置事故。02 坚固抗造，符合行业标准增强版FLIR Kxx系列热像仪可承受极其严酷的火灾环境，可在高达260℃的环境温度下连续工作五分钟，无论是从2米高处跌落、水柱喷射还是炙热的温度都无法奈何它。其4英寸图像显示屏由防护等级为IP67的外壳包裹，无论处在潮湿、肮脏还是能见度低的环境中，都能捕捉火场中的点滴细节。Kxx系列热像仪主要包含K33、K45、K53、K55和K65五种型号，其大按钮的设计方便消防员佩戴手套使用，操作简单直观。配套的可伸缩挂绳（16 N、58 oz），让消防员需要解放双手时，可直接将设备挂在身上，方便救援！

【科学背景】原子光学天线是未来光学技术发展的重要趋势。其作用是实现极端的光场增强，推动光与物质之间的相互作用，离不开先进的光学材料和精确的实验技术。传统的纳米天线在光场增强和纳米尺度光学应用中发挥了关键作用，但其性能常受到环境诱导的非辐射过程的限制，这限制了其在更精细应用中的潜力。近年来，美国芝加哥大学Alexander A. High教授团队发现，金刚石中的IV族色心，如锗空位（GeV），作为固体中的原子光学偶极子，展示出了卓越的光学相干性和高场增强能力。这些原子光学天线利用其量子力学性质，可以在纳米尺度上实现巨大的光场增强。与传统纳米天线相比，原子光学天线不仅在场强度上具有显著优势，而且由于其较低的非辐射衰减率，能够在非常小的尺度上展现出优异的光学性能。这种原子光学天线的独特优势使得其在光谱学、传感和量子科学等领域得到了广泛应用。例如，利用GeV天线进行的实验表明，其在近场的光强度增强高达一百万倍，能够有效检测和操控附近的碳单空位，并通过福斯特共振能量转移（FRET）实现单个中性空位的荧光检测。这种极高的灵敏度和精确度为新兴的光学应用提供了前所未有的机会，并推动了相关技术的发展。【科学亮点】1. 实验首次实现了掺锗金刚石空位中心（GeV）作为原子天线的应用本研究首次将掺锗金刚石空位中心（GeV）作为原子天线进行实验验证。通过利用GeV的光学特性，我们成功地演示了其在光场增强和局部光强度放大的应用潜力。2. 实验通过共振激发和数值模拟，测量了GeV的近场光强度增强&bull 共振激发： 在实验中，我们对GeV进行共振激发，观察到其产生的驻波近场电磁场具有显著的增强效应。测量结果表明，在距离小于1纳米的范围内，GeV近场的光强度增强高达百万倍。&bull 数值模拟： 通过数值模拟，我们计算了GeV的散射光场强度，展示了其在特定条件下的巨大场增强。模拟结果显示，与共振激发场相比，散射场的强度可以达到高达10^8倍的增强程度。&bull 对比分析： 与传统的纳米天线相比，GeV作为点状量子发射体具有较低的非辐射衰减率和非常窄的线宽，这使得其对共振频率的扰动具有极高的灵敏度，并能够实现超常的场增强效果。3. 实验应用及前景展望&bull 检测与操控： 我们利用GeV天线探测并操控了附近的碳单空位（VC），并通过福斯特共振能量转移（FRET）首次实现了来自单个中性空位的可检测荧光。&bull 未来应用： GeV原子天线的独特特性为光谱学、传感和量子科学等领域的应用提供了新机遇，并可能推动相关技术的发展和新应用的探索。【科学图文】图1: 锗germanium，GeV天线。图2: 锗GeV天线感测、调控和光学激发近端空位。图3: 零声子线zero-phonon line，ZPL劈裂与泵浦阈值功率负相关。图4: 比较非共振激发，揭示了场增强。图5:相比于银纳米球，锗GeV天线效应。【科学启迪】本文的研究揭示了掺锗的金刚石空位中心（GeV）作为原子天线在光学增强领域的巨大潜力。首先，GeV展现出在纳米尺度上的极高光学场增强能力，能够实现近场强度增强高达一百万倍，这为科学研究和技术应用提供了前所未有的机会。其原子级别的尺寸和低非辐射衰减率使其在生成和操控局部电磁场方面具有独特的优势，与传统的纳米天线相比，这种增强效应与物理尺寸基本解耦，从而避免了小型金属散射体因欧姆损耗导致的响应下降问题。此外，GeV的高光学相干性和窄线宽使其在光谱学和传感应用中具有极高的灵敏度，能够检测和操控邻近的碳空位（VC）并实现荧光显微探测。这种特性不仅拓宽了原子天线在光谱学和量子科学中的应用范围，还在单分子拉曼光谱、光诱导催化等领域提供了新的研究工具。特别是通过福斯特共振能量转移（FRET）技术，GeV天线可以驱动来自单个中性空位的可测量荧光，为单个量子系统的研究提供了新的途径。原文详情：Li, Z., Guo, X., Jin, Y. et al. Atomic optical antennas in solids. Nat. Photon. (2024). https://doi.org/10.1038/s41566-024-01456-5

目前，对很多应用来说，拉曼光谱已发展成为一种强大的表征技术。但如果要使其在临床分析中更有效，还需要做更多的工作。　　随着激光的发现，以及后续激光器和探测器技术的进步，以前发展缓慢的拉曼光谱进入了一个高速的发展阶段。目前，已经证明了拉曼光谱在生物大分子分析方面的应用价值，包括蛋白质、DNA、活细胞、组织和微生物的检测和诊断。　　然而，拉曼散射是一个很弱的过程，只有一百万分之一的光子才会发生弹性散射现象。另外一个问题，自体荧光也阻碍了拉曼技术在生物学中的应用。幸运的是，70年代早期，一个新颖的现象被发现，分子接触(或非常接近)贵金属表面，如银和金，拉曼散射信号就会增加了1011倍，由此表面增强拉曼散射(SERS)也就发展起来了。除了散射增强之外，SERS还可以有效淬灭自体荧光。　　尽管现在SERS在生物结构的分析方面已经有很多研究，但在我看来，在科学研究和临床应用之间还有一定的距离。此外，如果没弄明白临床应用的需求和流程，这种技术也不可能转化为真正的应用。　　例如，对于从一个生物SERS实验中收集的数据，还有几个问题需要仔细考虑，以得到清晰的解释。首先，对于感兴趣的样品的SERS衬底类型需要仔细的选择。它应该是一个纳米结构的表面或胶体纳米颗粒，如金纳米颗粒(AuNP)或银纳米颗粒(AgNP)。如果样品是活细胞，AuNPs或AgNPs是很好的选择。如果样品是微生物，表面或胶体纳米颗粒衬底是最好的。　　选择最合适的衬底之后，再现性和适用性的测试也是很重要的。评估获得的光谱信息时应该考虑官能团和贵金属表面的选择性相互作用，如SH、NH2，因为这些交互作用定义了环境。　　十年来,我们对这项技术是否可以应用到临床决策中进行了评估。我们利用实验室中发展起来的样品制备方法和检测技术分析了活细胞和死细胞、组织和微生物样本。我们认为还有很多工作需要去做来探索该技术的潜力，因为生物样品不仅非常复杂,而且不同样本之间也存在产异性。　　临床中，快速识别传染性微生物在疾病干预方面至关重要。虽然有许多研究证明了利用SERS可以快速识别微生物,但是从临床样本中识别它们的能力尚不清楚。　　生物样品的复杂性,如血液和尿液,是减少了解样品状态所需时间的一个主要的障碍。例如,尿液样本中可能有许多化学物质,包括尿素和肌酸酐、溶解的离子、白色和红色的血细胞、蛋白质连同传染性病原体。如果没有完全的清洗或分离，这些成分可能会干扰或阻碍SERS的检测，同时也势必增加分析时间。当然，其中还有几个问题需要解决以确定尿样的感染状况。第一个问题很简单：样品是否感染? 1毫升尿样中细菌的数量决定了答案，尿液样本包含细菌数大于105cfu /ml被认为感染。然后,我们必须问哪种病原体存在?然后再问是否有一个SERS可以识别的标识物来显示尿液是否感染?这项技术是否可以用于细菌样本的定量分析？这项技术能识别病原体吗?　　我们已经知道, SERS可以识别细菌,但从复杂样品中识别细菌仍需进一步的努力以加快这一进程。在我看来，对于以上的部分问题得到积极的答案并不是很远的事情，而且也将缩短SERS进入提高临床决策这个位置所需的时间。　　作者：Mustafa Culha　　Mustafa Culha的实验室在叶迪特佩大学遗传和生物工程系，该实验室持续进行光谱技术的实用研究,如表面增强拉曼散射(SERS)揭示活细胞、死细胞相互作用，发展用于医学和生物医学的新颖的检测和诊断工具。他在同行评议的国际期刊和几本书的章节中撰写了70多篇论文，拥有若干生物分析化学和纳米技术方面的专利。他是Nanotechnology杂志的SERS研究和Nanoparticle Research纳米生物的特刊编辑，同时他也是应用光谱学编委员会的成员。

p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员黄青课题组，利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术，实现了对水体中汞离子的选择性、免标记、半定量的检测。该项成果对实现实际水样中重金属离子的高选择性及准确检测具有一定的科学意义和实用价值，相关成果在线发表在Sensors and Actuators B: Chemical上。 /p p 　　表面增强拉曼光谱(SERS：surface enhanced Raman spectroscopy)作为一种正在快速发展的技术，因其快速、无损和痕量检测等特点，得到广泛关注并开始走向实际应用。汞是一种毒性极强的重金属，对人体及生物体有很大危害。Hg(II)作为汞在环境中的一种常见的存在形式，对其进行快速、可靠、有效测量具有必要性和迫切性，但基于SERS技术对其特异性和相对定量检测存在一定难度。为此，黄青等设计了能够有效的捕捉水样中的汞离子并产生拉曼散射增强效应的纳米粒子——适配体复合检测体系。研究人员在SiO2@Au纳米粒子表面修饰上能有效捕获汞离子的DNA适配体，利用DNA分子中T碱基和Hg(II)形成T-Hg2+-T结构的特性，能够高效捕获Hg2+，并产生SERS信号改变。实验结果表明，在加入Hg(II)后，设计DNA分子中的腺嘌呤(A)产生736cm-1SERS信号与鸟嘌呤(G)产生的位于660cm-1的SERS信号的峰强的比值会随检测Hg(II)浓度增加而减小，并出现一些特征新峰，如550cm-1。计算表明，它来源于汞离子取代了T上的H在两个DNA分子间形成N-Hg-N结构而发生的伸缩振动。利用这些变化，可以对Hg(II)的进行快速、特异性和半定量的痕量检测。 /p p 　　研究工作得到国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划等的支持。 /p p 　　论文题目：A label-free SERS approach to quantitative and selective detection of mercury (II) based on DNA aptamer-modified SiO2@Au core/shell nanoparticles /p p style=" text-align: center " img title=" 001.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/ca52438b-c746-4230-bd80-e8cad9d9affa.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 合肥研究院实现对水体中Hg(II)高选择性、免标记的定量检测 /strong /p p & nbsp /p

近日，中科院合肥物质院健康所杨良保研究员课题组在单颗粒纳米腔中最终近场增强极限的探测方面取得进展，相关成果发表在国际顶级期刊Nano Letters上，并且被选为当期正封面(图1)。 　　杨良保研究员团队一直从事表面增强拉曼光谱(SERS)检测方法的研究，取得了一系列研究成果。由于SERS检测技术强烈依赖于等离子体场强，在不断创新和发展SERS检测技术过程中，发现纳米尺度下的近场强度分布不均 (Siyu Chen, Liangbao Yang et. al., J. Am. Chem. Soc., 2022, 144,29,13174-13183)。在此研究基础上，团队一直在追求追求使用相邻金属纳米间隙来实现更大的电磁增强，以促进光与物质的相互作用。但纳米间隙的减小会造成量子隧穿效应的出现，这对于 SERS 检测来说是很不利的。因此，对主动控制电子隧穿量子效应的研究非常必要的。 　　鉴于此，杨良保课题组利用单层h-BN形成的高隧穿势垒主动阻断电子隧穿效应，通过探测单颗粒纳米腔中h-BN本征SERS强度定量探测经典框架内最终的近场增强极限(图2左)。该研究通过热电子隧穿量子计算以及层数依赖的散射光谱实验等，均证明了单层h-BN阻挡了电子隧穿。研究通过SEM-SERS同区域成像获得的最大SERS增强因子，将这些实验结果与经典电磁模型与量子校正模型获得的计算结果进行比较，发现了经典电磁模型确实较好地符合实验数据，实现了经典框架内最终的近场增强极限的探测(图2右)。该工作有助于进一步剖析等离子体增强中的量子力学效应等，为量子等离子体学和纳米隙光动力学提供了重要指导。 　　该工作的第一作者为健康所2019级博士生陈思雨。该项研究受到中国科学院科研仪器装备开发项目、国家自然科学基金、安徽省自然科学研究项目等资助。图1 Nano letters的正封面图2 (左) 设计了一个独特的纳米腔，用单层 h-BN 作为电子隧穿屏障和 SERS 探针，在埃级尺寸的间隙内，通过 h-BN 本征 SERS 强度探测纳米腔中最终近场增强极限 (右) 实验测量和模拟的体平均 SERS增强因子随间隙大小 (h-BN层数)的变化。

目前正值夏季用电高峰期，用电安全隐患要时刻警惕！虽然近年来全国安全生产形势保持着稳定态势，事故总量、较大事故、重特大事故起数稍有下降，但是安全隐患的存在和电气引发火灾案列依然非常多。近日，北京大兴一商务楼发生火灾，导致两名消防员牺牲。为了更好地保障消防员的生命安全，应该要更好地运用科技的力量！新技术——更多可能绿湾市政消防部门（美国威斯康星州）始终关注新技术的发展，致力于在消防行动期间能增强消防员和受灾者的安全性。在装备方面，绿湾市政消防员升级了他们的装备，配备了FLIR红外热像仪（TICs）。绿湾市政消防部门拥有将近200名消防员，他们供职于8个消防站（其中7个位于格林湾，1个位于阿卢埃），共覆盖125,000名居民的家园。“火灾对大多数人而言是一个危机四伏的环境，对消防员也不例外，”绿湾市政消防处长Brent Elliott表示。“当您置身于伸手不见五指的浓烟中，再加上灼热的高温，形成一个足以让我们当中的佼佼者都会胆战心惊的环境。解决之道是依靠能够帮您渡过难关的合适工具。如果您有一款工具能使您的团队透过烟雾进行检测，它能创造一种舒适感，让您更高效且更安全地开展工作。”绿湾市政消防处长Brent Elliott：“如果您有一款工具能使您的团队透过烟雾进行检测，它能创造一种舒适感，让您更高效且更安全地开展工作。”02FLIR红外热像仪——快速扫描大片区域绿湾市政消防部门选择FLIR K50红外热像仪作为其数个云梯消防队的标配工具。该团队自热成像技术可用后一直将红外热像仪用于结构消防，选择FLIR红外热像仪后，情况有了极大改变。Brent Elliott：“热像仪使您能够快速扫描一个区域，这一点至关重要。使用其他红外热像仪，您只能在一个结构内搜索；而使用FLIR K50，其较高的分辨率使您能够扫描建筑内部和外部，使您对当前情况成竹在胸。在进入建筑内部之前预先扫描结构外部已成为我们的标准程序，因为它能引导我们前往需要进入的区域，首先来到火灾影响的目标区域。”Brent Elliott：“FLIR热像仪能让你快速扫描一个区域，这一点至关重要。”“应对火灾通常有两种主要策略：扑灭大火和救出受灾人员。红外热像仪在这两方面都能为我们提供帮助。”提升灭火的效率“红外热像仪使我们能够通过识别结构流动路径和空气流动轨迹来控制大气，”Brent Elliott表示。“这使得有效控制火灾成为可能。”“流动路径”是指结构内气体的运动，而“空气流动轨迹”是指结构周围气体的运动。两种现象对于火势发展都至关重要。对于绿湾市政，通过热成像的方法识别流动路径和空气流动轨迹使他们能够作出知情决策，确定合适的消防策略。长久以来人们普遍认为，用水从建筑外部灭火会让火势进一步在结构内蔓延，使火灾之外的条件恶化，增加了消防员和受困受灾者的潜在风险。然而，研究证明从建筑外部尽快用水灭火会软化目标（通常将温度降低数百摄氏度）并且有助于消防员占据有利地位。绿湾市政利用红外热像仪分析火势情况并且从外面“重新调整”火灾救援方案，一旦完成这一操作，便会派遣携带红外热像仪的消防队进一步抗击火灾，在房屋内对火情进行评估。一旦评估完结构内的状况后，利用红外热像仪从内部继续灭火，从而增加完全扑灭火灾的速度和有效性。04火场外也能监测内部详情在消防行动期间，绿湾市政消防部门指挥官希望在消防队成员进入建筑时始终清楚他们的情况。“在过去，红外热像仪随消防员一起进入建筑，但是外面的指挥官由于没有红外热像仪而失去对问题的监测能力，”Brent Elliott称。为避免丢失从红外热像仪获得的信息，该消防部门投资了4台FLIR One热像仪。“通过部署这项技术，消防指挥官在场外也能密切关注火灾情况，”Brent Elliott道。袖珍型FLIR One将移动设备转变成一台能观测热量和精确测量温度的功能强大的热像仪。将FLIR One安装到iPhone手机上，能为指挥官提供火灾和正被大火毁灭的建筑的三维视图。“通过部署这项技术，消防指挥官在场外也能密切关注火灾情况，”Brent Elliott道。如今，两位消防大队长和两位消防处长正使用FLIR One。理想工具——FLIR红外热像仪如今，使用了FLIR K系列红外热像仪超过一年以后，绿湾市政消防部门取得了十分积极的结果。“这款热像仪外形极为紧凑，质量轻盈且易于系在消防外套上。在我看来，我们新采用的热像仪的其中一大优势是能够拍照。这样以来，您实际上可以到外面与您的同事分享里面看到的情形。温标和梯度变化曲线对我们的行动至关重要。它能清晰呈现我们采取行动的环境，因此能够显著增强居住者和消防员的生存能力。”FLIR红外热像仪的用途不只局限于灭火。绿湾市政消防部门还将其用于其它多种任务，包括夜间搜救、水上救援和检测危险材料等。并且无论何时灭火活动结束时，红外热像仪是全面检查结构，搜索热点或隐蔽火灾的理想工具。

国际重要期刊检索库收录我国科技期刊数量从152种增至257种，刊均影响因子从1.13升至4.42… … 党的十八大以来，我国科技期刊的学术引领力和国际影响力显著增强，世界一流期刊建设提振了创新自信。　　这是记者从日前举行的“中国这十年”系列主题新闻发布会上获悉的。　　科技强国建设离不开一流科技期刊的支撑。随着我国科技创新步伐不断加快，打造与之相匹配的具有国际影响力的科技期刊，成为中国科技界面临的重要课题。　　“我们有一批优秀期刊已经跻身国际前列。”中国科协分管日常工作副主席、书记处第一书记张玉卓说，我国已有25种期刊的影响因子学科排名进入国际前5%，20种期刊位列学科前三，3种期刊进入全球百强。　　中国科学院院属单位主办的科技期刊有100种被SCI收录，期刊国际化水平和学术影响力持续攀升，《细胞研究》影响因子在亚太地区生命科学领域居于首位，10种期刊进入全球同学科领域前5名。　　中国工程院也积极服务国家培育世界一流期刊的布局部署，打造以《工程》为核心的11种系列院刊，其中旗舰刊《工程》在全球近百种高水平工程综合性期刊中位列第一；10种英文期刊中有8种学科排名进入国际前50%。　　中国科协相关数据显示，当前，被国际重要数据库收录的我国科技期刊作者来源地覆盖122个国家和地区、4697个科研机构，引用来源地覆盖124个国家、9608个科研机构，较十年前均有大幅增长。　　张玉卓说，下一步将继续实施中国科技期刊卓越行动计划，推动更多优秀期刊进入世界一流行列。加快科技期刊集群化改革和数字化发展，吸纳更多的高水平科学家参与中国期刊建设，促进科研论文和科学数据的共享。

1、应用背景 　　等离子体是区别于固体、液体和气体的第四种物质聚集状态。在高能环境下，原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，失去电子的原子变成带正电的离子，这个过程叫电离，这种电离气体就是等离子体，通常由带电离子、自由电子、基态/激发态分子原子和自由基等粒子组成。等离子体在自然界中广泛存在，如太阳、恒星、星际物质、闪电等都是等离子体。 　　激光诱导等离子体(Laser-Induced Plasma, LIP)是通过激光与物质相互作用产生的一种高温、高密度的等离子体状态物质。当高能量的激光脉冲照射到物体表面时，会使得物质迅速加热并部分或完全电离，形成等离子体。伴随形成的等离子体羽流的演化过程具有超高速、持续时间短(一般几百纳秒)、强自发光背景和小空间尺度的特点，这使得其观测变得具有挑战性。 　　本次实验采用中智科仪的逐光IsCMOS像增强相机(TRC411)，拍摄了激光诱导等离子体羽流的形貌演化过程。基于逐光IsCMOS像增强相机的纳秒级快门门控、高精度的时序同步技术和变延迟序列推扫功能，记录了等离子体羽流的完整演化过程。 2、实验方案 　　实验设备： 　　中智科仪逐光IsCMOS像增强相机，型号：TRC411-S-HQB-F F2UV100大通量紫外镜头。 　　实验室所用激光器为镭宝Dawa-200灯泵浦电光调Q纳秒Nd:YAG激光器，波长1064nm，重复频率1-20Hz。采用激光器Q-out输出触发TRC411相机的方式，对相机Gate通道进行变延迟序列推扫，寻找相机与激光器的同步时刻。 　　实验流程： 　　1.实验材料被激发的等离子体羽发光在200nm-500nm左右，因此在镜头前端安装一个430nm的带通滤光片，屏蔽掉1064nm的激发激光和其他杂散光。需要注意观察成像画面中是否有强反射材料，比如样品台的光滑金属反光面或螺丝帽等，为了防止这些强烈反射面的反射光对相机造成损害，需要使用黑色电工胶带将它们遮挡或覆盖。 　　2. 激光器的Q-out触发输出接到示波器，测得同步输出的TTL信号电平为5V@1MΩ，频率与激光输出频率匹配，均为5Hz。TRC411相机可接受的最大外触发信号电平为5V，保守起见，在触发线末端加入了6dB衰减器，将激光器Q-out输出电平减半。 　　3. 由于等离子体的发光强度较大，无法确定所使用的滤光片的衰减倍率是否足够，因此首先将镜头光圈调至最小，设置增益为1800，Gate时间13ns(对应光学门宽3ns)。 　　软件参数设置如下表： 　　4. 对Gate通道进行变延迟序列扫描，最终找到Gate延时起止时刻在700ns至1100ns之间时，可以捕获到等离子体的发光信号。 　　软件参数设置界面： 3、实验结果 　　序列采集SEQ曲线： 　　根据曲线可以看到实验材料被激发的等离子体发光持续时间约为400ns。 　　高功率纳秒脉冲激光激发产生的完整等离子体羽形貌演变过程： 4、结论 　　中智科仪逐光IsCMOS像增强相机具有短至纳秒级的快门，超短的门控可以屏蔽背景噪声，提高信噪比。相机内置的高精度时序控制器可以确保相机与脉冲激光器的同步工作，在确定的延迟捕获等离子体信号。相机的变延迟序列扫描功能可以使相机快速拍摄不同延迟时刻的等离子体信号，获得完整的等离子体演化过程。诸多优势展示了TRC411相机在等离子体诊断方面的重要应用价值。 　　免责说明：中智科仪(北京)科技有限公司公众号发布的所有内容，包括文字和图片，主要基于授权内容或网络公开资料整理，仅供参考。所有内容的版权归原作者所有。若有内容侵犯了您的权利，请联系我们，我们将及时处理。 5、解决方案 　　由中智科仪自主研发生产的逐光IsCMOS像增强相机采用高量子效率低噪声的2代Hi-QE以及第3代GaAs像增强器，光学门宽短至500皮秒 全分辨率帧速高达98幅/秒 内置皮秒精度的多通道同步时序控制器，由SmartCapture软件进行可视化时序设置，完全适合时间分辨快速等离子现象。 　　1. 500皮秒光学快门 　　以皮秒精度捕捉瞬态现象，并大幅降低背景噪声。 　　2.超高采样频率 　　逐光IsCMOS相机目前全分辨率下可达98帧，提供高速数据采集速率，同时可提供实验效率。此外设置使用其中16行的区域下，可以达到1300帧以上。 　　3.精准的时序控制 　　逐光IsCMOS像增强相机具有三路独立输入输出的时序同步控制器，最短延迟时间为10皮秒，内外触发设置可实现与激光器以及其他装置精准同步。 　　4. 创新“零噪声”技术 　　得益于单光子信号的准确识别，相机的暗噪声及读出噪声被完全去除。

为满足用户在使用原子荧光测镉时信号较弱的问题，我公司科研人员在郭晓伟教授的带领下，研发了信号增强剂。2015年我们又对产品进行了升级，新一代的镉信号增强剂可显著改善氢化物反应体系中镉的生成效率，大幅度提高原子荧光仪器对镉的灵敏度，可使信号增强1-2个数量级，满足各种样品在氢化法测定时的检测要求。

神经元里也有线粒体，线粒体在应激状态下产生能量来执行细胞功能和调节神经元存活。　　Kasturba健康协会医学研究中心的Ashok Vaidya博士和塔塔基础研究所的Vidita Vaidya、Ullas Kolthur-Seetharam两位教授课题组合作，阐明神经递质5-羟色胺（又称血清素）在神经元的新线粒体生成（一种称为线粒体生物发生的过程）中具有不寻常的功能。5-羟色胺的作用涉及5-羟色胺2A受体，以及线粒体生物发生、SIRT1和PGC-1α的主调节器。5-羟色胺能减少神经元中的毒性活性氧，增强抗氧化酶，缓冲神经元免受细胞应激的破坏。这项研究发表在《PNA》上，揭示了5-羟色胺在神经元能量产生中的作用，直接影响了神经元如何处理压力。神经元中的线粒体功能对于决定神经元如何应对压力和衰老轨迹至关重要。这项工作提供了令人兴奋的证据，证明神经递质5-羟色胺可以直接影响神经元的动力，从而影响神经元的抗压方式。这项工作确定了治疗神经元线粒体功能障碍的新药物靶点，具有治疗神经变性和精神疾病的潜力。

在科技的不断进步与创新中，像增强相机已成为众多科学问题探索过程中不可或缺的工具。像增强相机是一种利用像增强器对弱信号进行增益放大的特殊相机，它可以极大提高相机的成像灵敏度。但是由于像增强器中起增益放大作用的微通道板（MCP）会极大的限制相机的分辨率，因此，目前市面上的像增强相机空间分辨率一般低于30lp/mm，这大大限制了很多有着较高分辨率要求的应用场景。今天，我们自豪地宣布，中智科仪的最新力作——TRC428高分辨率像增强相机即将面世。这款革命性的产品将带来卓越的空间分辨率、出色的性能表现以及无与伦比的可靠性，将满足您对高分辨率需求的一切期待。TRC428 高分辨率像增强相机搭载了全新的图像传感器芯片，分辨率高达3200x2200，单像素尺寸4.5um，为用户提供了前所未有的图像质量和分辨率，同时，我们集成了新一代的高空间分辨率、高量子效率、低噪声像增强器，且成功突破了高分辨率CMOS相机与增强器实现光纤锥耦合工艺的技术壁垒。这一突破性的技术提升使得相机的整机空间分辨率高达45lp/mm以上，重新定义了像增强型相机成像分辨率的标准。TRC428高分辨率像增强相机具有特点及优势：高空间分辨率：TRC428高分辨率像增强相机采用新一代高空间分辨率像增强器，以及3200x2200高分辨率CMOS图像传感器，利用4um芯径光纤面板将二者进行光学耦合，借助先进的耦合工艺，整机空间分辨率优于40lp/mm，为用户提供了极致的图像分辨率，使您能够捕捉到每一个细微的细节。TRC411相机（左）和TRC428相机（右）空间分辨率测试对比超短光学快门：TRC428高分辨率像增强相机可实现低至500ps的光学快门，可以以皮秒精度捕捉瞬态现象，并大幅降低背景噪声；针对瞬态吸收荧光光谱应用场景，可以实现更高的时间分辨率；针对门控拉曼光谱采集应用场景，抑制荧光和背景光能力更加卓越。特别适用于各种时间分辨成像以及超快过程探测。500ps光学门宽高时间同步精度：TRC428高分辨率像增强相机内置10皮秒精度的3通道同步时序控制器，可以进行相机与外部设备的高精度延迟和同步，无需额外的同步触发设备即可轻松实现多台设备之间的精准同步控制；各个通道可独立控制同步信号脉宽及延时，延迟精度高达10皮秒，通道间同步时间抖动小于35ps（RMS）。10ps延时精度高快门重复频率：TRC428高分辨率像增强相机快门工作重复频率可高达500kHz，可以更高效的实现高频信号采集；且支持片上积分（IOC）模式，一次CMOS曝光时间内可以支持更多次的“Burst”累积，这在可重复的弱信号采集应用中可有效提高信噪比。在激光诱导荧光光谱采集应用场景下，可以同步更高频率的激发光源，提高光谱信号激发和采集效率；在量子关联成像应用场景下，更高的快门工作频率可以适应更高的光子发生率，从而获取更丰富的成像信息，更快实现关联成像。片上积分（IOC）模式工作示意图方便易用的软件：TRC428高分辨率像增强相机的控制与操作可以完全兼容SmartCapture软件，功能丰富，方便易操作。SmartCapture软件界面及功能特点高分辨率像增强相机的以上特点和优势除了在成像应用领域为用户带来革命性的应用体验外，在门控光谱仪系统中也将发挥重要的优势。众所周知，探测器的分辨率对于光谱采集系统的光谱分辨率至关重要，但是在一些与时间分辨相关的光谱以及极弱单光子光谱信号采集系统中，单色仪需要配置具有门控功能的像增强相机做为探测器，从而实现时间分辨光谱和极弱单光子光谱信号采集测量。但是，像增强相机的低空间分辨率会极大限制光谱分辨率，相对于普通探测器，配置门控型像增强相机做为探测器的光谱仪分辨率将会降低约1.5倍左右（经验值）。高分辨率像增强相机的问世将在一定程度上解决这一问题。我们将TRC428高分辨率像增强相机与MS5204i光谱仪集成，形成一套纳秒门控光谱仪，利用这套门纳秒控光谱仪进行了极限光谱分辨率测试，并与集成了标准像增强相机的纳秒门控光谱仪测试结果进行了对比：结果如下：TRC428高分辨像增强相机，分辨率26.73pm@546.075nmTRC411像增强相机，分辨率35.64pm@546.075nm集成了TRC428高分辨率像增强相机的纳秒门控光谱仪，极限光谱分辨率可达26.73pm；但集成TRC411标准像增强相机的纳秒门控光谱仪，采用同样的光谱仪设置，对同样的光谱信号进行采集，能够达到的极限光谱分辨率仅为35.64pm。其他更多波长的光谱分辨率对比如下所示（不同波长对应的增益有所不同）：波长（nm）253.652365.015404.656435.833546.075579.066TRC411相机35.10pm40.50pm39.96pm32.40pm35.64pm39.69pmTRC428相机24.57pm23.63pm23.31pm25.92pm26.73pm28.35pm由以上对比数据可以看出，使用TRC428高分辨率像增强相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，相对于使用TRC411相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，在光谱分辨率上有30%以上的提升。配合更长焦距的单色仪，预期光谱分辨率可提升至10pm以内，可应用于等离子光谱以及同位素光谱分析等超高精度要求的应用场景。TRC428高分辨率像增强相机的推出标志着中智科仪对高分辨率成像技术的持续投入和创新。我们相信，TRC428将成为像增强相机行业内的新标杆，为用户提供前所未有的视觉体验和应用价值。同时，TRC428高分辨率像增强相机的问世也证实了像增强相机的空间分辨率有进一步提升的空间，中智科仪将继续努力，持续研发，推动像增强相机的空间分辨率进一步提升。

近日，中国科学技术大学董振超研究小组在探究针尖增强单分子拉曼光谱的化学增强与猝灭机制方面取得新进展。相关成果以“Chemical Enhancement and Quenching in Single-Molecule Tip-Enhanced Raman Spectroscopy”为题作为热点文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。 　　表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Ramanspectroscopy, SERS)具有显著的信号增强特性，能够在单分子尺度提供目标材料丰富的化学指纹信息，因此被广泛应用于物理、化学、材料、生物等领域的物种识别与结构研究。SERS增强机制通常分为两种：局域等离激元场激发产生的物理增强以及分子–金属之间电荷转移诱导的化学增强。物理增强在SERS信号增强中起主导作用，对其电磁场物理增强图像的理解已经比较透彻。化学增强不仅能在物理增强的基础上进一步增强分子拉曼信号，而且往往会对谱型产生影响。然而，尽管经过近半个世纪的大量SERS研究，化学效应对拉曼信号的具体影响机制仍然不够清晰。这主要是因为化学机制比较复杂，跟单个分子与金属表面之间的局域相互作用密切相关，而且其贡献相对较小，并常常与物理增强效应共存，难以分割和评估。存在这些困难在一定程度上是因为SERS技术难以对这种局域相互作用进行精准表征和控制。因此，迫切需要开展局域环境清晰明确的单分子拉曼实验，以便精确调控单个分子的局域化学环境，深入研究化学效应对拉曼信号的影响。 　　2013年，董振超研究小组首次在超高真空和液氮温度下展示了亚纳米分辨的单分子拉曼成像技术[Nature 498, 82 (2013)]，通过针尖局域电磁场调控将具有化学识别能力的光学成像空间分辨率提高到了一个纳米以下(~0.5nm)。这一结果在一定程度上颠覆了当时人们对于光学成像分辨率和光场限域性的固有认知，极大推动了针尖增强技术和相关纳米光子学领域的发展。在此基础上，2019年，该研究小组通过发展液氦条件下工作的低温超高真空针尖增强拉曼光谱(tip-enhanced Ramanspectroscopy, TERS)系统，进一步对针尖尖端高度局域的等离激元场进行精细调控，将空间分辨率提高到了1.5 Å的单个化学键识别水平，并基于这项技术提出了一种重构分子化学结构的新方法¾埃级分辨的扫描拉曼显微术[National Science Review 6, 1169−1175 (2019)]。 　　最近，为了深入探究化学效应对拉曼信号的影响机制，该研究小组利用所发展的高分辨TERS技术，通过精心设计和构建四种不同的清晰明确的单分子局域接触环境(图1)，探究了单个ZnPc酞菁分子在不同接触环境下的拉曼响应，并结合理论计算揭示了基态电荷转移引起的TERS增强以及界面动态电荷转移诱导的拉曼猝灭的新机制(图2)。图1.单分子TERS实验示意图和四种不同的分子局域接触环境。图2.基态电荷转移引起的TERS增强与界面动态电荷转移诱导猝灭效应。他们发现，当针尖与氯化钠表面单个平面型ZnPc分子进行“弱”的点接触时，TERS信号会被显著增强，与此同时，针尖增强光致荧光(tip-enhanced photoluminescence, TEPL)信号迅速猝灭。TERS和TEPL信号演化表明针尖与分子之间的接触产生了化学相互作用。他们对此提出一种新的物理化学联合作用机制，即针尖与分子的点接触会产生基态电荷转移过程，在与表面垂直的方向上诱导出可观的拉曼极化率，而且该垂直极化偶极还会进一步与纳腔等离激元的垂直电场耦合产生增强的拉曼信号。这种新的增强机制不仅超越了传统的纯化学效应机制，而且也不同于之前普遍认为的在化学增强过程中占主导地位的共振电荷转移机制。另一方面，当分子与金属衬底进行“强”的面接触后，TERS信号严重猝灭，特别是对于分子的面内振动信号。结合DFT理论计算表明，这是由于分子与金属衬底之间的轨道杂化引起的动态界面电荷转移以及表面电磁场屏蔽效应所导致的拉曼极化率的减弱，并且前者起主导作用。但是，通过进一步与针尖产生“弱”的点接触，猝灭的拉曼信号能够被有效“拯救”，这同样是因为上面所提及的基态电荷转移诱导的物理化学机制的联合作用所致。需要强调的是，如果分子与金属衬底的相互作用很弱(例如物理吸附的情况)，或者分子垂直吸附在金属表面，这时由于动态界面电荷转移诱导的拉曼极化率的减弱效应会变得很小，预计将不会出现拉曼猝灭现象。 　　该研究小组还进一步开展了偏压和波长依赖的TERS光谱演化研究，证明了基于基态电荷转移的物理化学联合作用机制的正确性。值得注意的是，对于非共振情况下的针尖−分子点接触构型，体系的拉曼信号在纳腔等离激元场增强的基础上，还将获得超过300倍的极大电荷转移化学增强。 　　该工作不仅为理解化学效应诱导的TERS/SERS增强与猝灭现象提供了新的视角，澄清和深化了人们对化学增强机制的认识，而且展示了一种通过针尖−分子原子级点接触增强拉曼信号的方法，将对本征拉曼信号微弱的分子(例如生物分子)的化学探测和识别具有重要意义。 　　文章的第一作者是中国科学技术大学博士后杨犇和特任副研究员陈功。该研究工作得到了基金委、科技部、中科院、教育部、安徽省等单位的支持。

a) SERS-CIP检测策略示意图；b)含SERS标记物的SERS-CIP玻璃毛细管照片，识别区域用红色圆圈表示；c)在SERS-CIP上实现手性氨基酸识别检测原理 课题组供图近日，中国科学院烟台海岸带研究所研究员陈令新团队在手性印迹表面增强拉曼散射（SERS）检测技术领域取得重要进展，研究成果“基于手性分子印迹的表面增强拉曼散射检测策略用于绝对对映体区分”发表在最新一期的《自然—通讯》。手性是自然界中普遍存在的现象。手性分子是与其镜像不能重合的分子，对映异构体间很多理化性质相同，但生理活性往往有很大的差别，因而，对单个对映体的选择性识别与检测在生命科学、环境监测和食品安全等领域至关重要。然而，单个对映体的识别存在很多挑战。首先，理想的手性区分策略需要外消旋体中的绝对对映体识别方法和高灵敏度的传感器件，并且保证对多种手性分子广泛适用，如何抑制对映体在手性区分传感器上的非特异性结合是关键。其次，对映体间具有相同的分子大小和官能团，仅结构呈现镜像对称，因此，不能根据一般传感器上的主-客体相互作用结果一概而论。此外，大多数手性识别策略高度依赖手性分子的细微结构特征，无法适用于复杂多样的手性化合物。海岸带是关乎人类社会发展的地球关键带。人类活动通过多种途径影响海岸带生态，使其被开发利用的同时，也造成了生态脆弱、灾害较多等问题，发展海洋生态固碳、保护生态环境是海岸带可持续发展的关键之一。氨基酸是海洋有机碳和有机氮的重要组成部分，氨基酸的手性转化是海洋微生物固碳的重要过程，了解手性氨基酸的结构和功能对于海洋固碳机制研究非常重要。然而，海岸带区域环境中的手性氨基酸含量很低、赋存介质复杂，因此亟需发展能够进行分离富集、降低和消除基质干扰的高灵敏手性分子检测技术。基于上述挑战，陈令新团队创新性发展了基于手性分子印迹的表面增强拉曼散射（SERS-CIP）检测策略，成功实现了对海水中精氨酸、组氨酸、天冬氨酸等8种氨基酸手性对映体的高选择性和高灵敏分析检测。手性分子印迹聚合物（CIP）具有在形状、大小和官能团三方面与目标氨基酸分子互补的空腔，能够高特异性结合目标手性分子，在手性氨基酸识别方面表现出了独特的优势。由于聚合物框架和手性分子的官能团之间的相互作用，不可避免的非特异性结合参与手性识别问题一直是挑战。研究发现，可以通过发展先进的CIP识别机制并通过抑制非特异性结合提高CIP对映体识别特异性。在利用SERS对CIP非特异性结合来源进行详细研究后，团队开发了一种检测识别机制来探索CIP的空间状态，并借此区分特异性结合和非特异性结合的氨基酸对映体分子。通过对映选择性测试、外消旋混合物分析以及在复杂实际样品中的手性识别表明，这种机制能够满足理想的手性识别策略的要求，并具有良好的实用性。该研究成果得到了国家自然科学基金和中科院国际博士后项目等项目的支持。文章的第一作者为助理研究员Maryam Arabi，文章通讯作者为研究员王运庆和陈令新。

近日，中科院合肥研究院安光所张为俊研究员团队在腔增强吸收光谱OH自由基探测技术方面取得新突破，相关研究成果以《基于中红外分布反馈二极管激光器的光学反馈腔增强吸收光谱技术应用于OH自由基探测》为题发表于美国光学学会(OSA)学术期刊Optics Express。 　　OH自由基是大气中最重要的氧化剂，其快速循环反应决定着大气中主要污染物的生成和去除。由于反应活性高，寿命短，在大气中浓度低，准确测量十分困难，是当今大气化学领域非常重要和挑战性的研究内容。 　　团队赵卫雄研究员和杨娜娜博士等人发展了2.8微米中红外光学反馈腔增强技术，为OH自由基探测提供了一种新的直接探测手段。该技术利用谐振腔的共振光反馈回激光器，可以有效压窄激光器线宽，实现光学自锁定，提高激光入射谐振腔的耦合效率，实现高灵敏度探测。 　　团队采用波长调制的方法，以腔模的一次谐波为误差信号反馈给压电陶瓷控制器，精确控制距离，从而达到相位实时锁定，在800 米有效光程下获得1.7×10-9 厘米-1探测灵敏度，对应OH自由基探测极限为~2×108 个/立方厘米。该技术进一步与磁旋转吸收光谱(FRS)和频率调制光谱(FMS)等技术相结合，将为大气OH自由基直接探测提供新的途径。 　　本研究得到国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、第二次青藏高原综合科学考察研究项目、中国科学院青年创新促进会、中国科学院合肥物质科学研究院院长基金资助。

仪器信息网讯 无论是国际拉曼大会、第十八届全国分子光谱学学术会议，还是第三届国际拉曼前沿技术高端论坛，拉曼增强(SERS&TERS)都是“炙手可热”的话题。 　　从第三届国际拉曼前沿技术高端论坛（HORIBA科学仪器事业部与厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室共同主办）中获悉，从1974年，有关拉曼增强的第一篇文章开始，SERS基底和方法的研究经历了四十多年的发展历程，目前已经成为拉曼光谱最热门的研究领域。去年8月份，以“SERS”或者“surface enhanced Raman”为关键词搜索，每年的文章达2000多篇，特别是2000年以后，增长速度明显加快。 　　但就本次会议来说，第一天的会议主题就聚焦SERS&TERS的技术进展。其中，田中群院士在报告中介绍到，现在拉曼在基础研究方面取得了很大的进展，比如单分子成像、亚纳米空间分辨率、飞秒时间分辨等，但是在实际应用中还有不少短板，如复杂体系中的超痕量物质分析、分子之间弱的相互作用等。当然，SERS的引入和方法的开发解决了部分问题，但是目前，如何将SERS用于实际研究并推向市场也面临着一些问题，如基底和材料形貌的普遍性等。 　　此外，厦门大学任斌教授、关西学院大学(Kwansei Gakuin University) Yukihiro Ozaki教授、韩国化学研究所(Korea Research Institute of Chemical Technology ，KRICT) Yung Doug Suh博士、华东理工大学龙亿涛教授、吉林大学徐抒平教授、北京大学黄岩谊教授、中国科学技术大学董振超教授也分别介绍了各自课题组在拉曼增强研究领域中的最新进展及面临的挑战等。 　　相关内容见资讯：第三届国际拉曼前沿技术高端论坛在厦门召开。 　　此外，在海报展区我们也可以发现，30个展板中有一半以上都涉及到了拉曼增强的研究。而且最后评出的三个“优秀海报奖”的论文内容也全部是有关SERS体系的研究。 颁奖现场 　　获奖名单 　　第一名 　　姓名：梁丽佳 　　单位：吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室 　　题目：In situ SERS spectroscopy explored molecular changes of intranuclear. 　　第二名 　　姓名：龙婧 　　单位：上海交通大学密西根学院 　　题目：Reproducible 1010 electromagnetic SERS enhancement in gold nanosphere-plane junctions under radially polarized laser focusing excitation. 　　第三名 　　姓名：单洁洁 　　单位：厦门大学化学化工学院化学系 　　题目：Mushroom array with sub-10nm gaps:A Novel SERS Substrate. 　　关于第三届国际拉曼前沿技术高端论坛(RamanFest) 　　每年一届的RamanFest由HORIBA科学仪器事业部主办，旨在为拉曼领域的广大学者与研究者提供一个共同探讨新技术及应用的交流平台。前两届分别在法国里尔科技大学、美国哈佛大学举办，2015年，第三届RamanFest来到了厦门大学，主题为SERS/TERS新技术及拉曼光谱在生命科学、材料科学中的热点应用等。

欧美很多发达国家都开始制订甚至实施普通人群的新冠疫苗增强针接种计划。但对于今年年初才开始上市的新冠疫苗而言，短短几个月后就要再打一针 “增强”，这里面的科学性与必要性到底如何，仍然是个争议很大的话题。 9月17日的美国食品药品管理局（FDA）关于辉瑞/BioNTech疫苗增强针的外部专家会，可能是第一次公开透明地辩论增强针的意义与相关政策的科学性。 在超过八小时的分析讨论中，美国疾病控制与预防中心（CDC），FDA与辉瑞/BioNTech都各自列举资料，甚至连最早施打增强针的以色列，也派出卫生部门官员与研究人员提供了本国最新数据。最后，该专家会议以绝对多数否决了辉瑞/BioNTech的全民增强针提议，转而推荐向65岁以上老年与其他高危人群提供增强针。 这一方案现在也获得了FDA的正式批准与CDC推荐。该会议与9月22-23日CDC推荐增强针的会议，提供了大量关于增强针的现有数据与决策依据探讨，不仅能让很多关注增强针的公众了解增强针的现状，也值得所有制定增强针政策甚至是普遍防疫政策的管理部门借鉴。 原理：是增强针还是第三针？ 在各种报道中，关于增强针经常提到的一个好处是可大幅增加抗体，这也是像辉瑞/BioNTech等药企用于申请增强针上市的关键数据。接种增强针后检测到抗体大幅增加，反映的是增强针激发的免疫反应。但免疫反应远不止抗体这一部分，增强针的科学原理也不仅限于抗体增加这一环。 9月17日，美国FDA专家会议以及CDC关于增强针的多次讨论会议，都提到了从原理考虑，如果让新冠mRNA疫苗接种者接种第三针，到底是属于把初次接种程序由两针变成三针，还是在初次接种外的增强针？ 都是第三针，算不算在初次接种程序内有区别吗？ 实际上，不同疫苗的接种针数本身就有不同。比如带状疱疹疫苗是两针，而乙肝疫苗是三针。这种针数的不同就是基于免疫反应的完善性。 对于疫苗来说，第一针会刺激初始的免疫反应，这种免疫反应包括B细胞被激活，产生针对疫苗引入的抗原的特异性抗体，同时形成一些记忆B细胞。这些记忆细胞并不产生抗体，但却保留着对抗原的记忆，当再度遇到同一个抗原时可以迅速复制分化成大量可以制造抗体的B细胞。 一般而言，第一针疫苗刺激的免疫反应强度并不大，表现为产生的抗体不多，记忆细胞的形成也有限。当第一针疫苗接种后过一段时间——至少等到第一针诱发的免疫反应下降之后，通过接种第二针疫苗，人体的免疫系统可以产生更强的免疫反应，即所谓的增强，在这一过程中，会有大量的抗体产生，并且会出现结合能力更强或识别更多样化的抗体，同时记忆细胞等也会进一步完善，部分B细胞还可以分化为浆细胞。浆细胞非常长寿，会迁移至骨髓并长期产生抗体，让人体获得长久的免疫保护。 由于这种接种疫苗时免疫反应的规律，大部分疫苗都需要两针，同时两针之间还必须有一定间隔。但不是所有的疫苗在两针后就能获得最完善的免疫保护，这也是为什么乙肝疫苗等不少疫苗还要打第三针才算完成接种。 回到新冠疫苗，作为一种新研发的疫苗，例如辉瑞/BioNTech的mRNA疫苗，现在已知的是接种两针后可以获得非常好的免疫保护。但两针诱发的免疫反应是不是人体免疫系统的极限呢？ 这是未知的。 如果前两针诱发的免疫反应已经是此类疫苗能激发的人体免疫反应极限了，那么第三针就只是激发了免疫记忆，再度产生大量抗体，但包括记忆细胞、抗体的多样化程度等等都不会再有改进。人体不会不断大量生产用不上的抗体，所以第三针激发的高抗体也会随时间流逝而降低。也就是说，这种增强针起到的效果只是短暂提升体内的抗体滴度。 如果前两针mRNA疫苗的接种结果并非人体的免疫反应极限，那么引入第三针或许如同乙肝疫苗的第三针，能进一步完善免疫保护。这可能有多种表现，比如刺激形成更多的记忆细胞，这样下次遇到病毒会有更快速更强烈的免疫反应，起更好的保护；又比如产生更“成熟”的抗体，它们与病毒的结合能力更强或识别更多元化，增强对突变的防护力；亦或者是形成更多长效浆细胞，使得抗体下降的曲线放缓，让人体在更长的时间段内受到保护。 如果第三针mRNA疫苗确实可以起到进一步完善免疫反应的作用，甚至推断新冠疫苗的初次接种流程本来就该是三针，那么疫苗就应该设计成三针型疫苗而非两针型。 比较遗憾的是，现在没有足够的数据指向增强针到底只是暂时增加抗体滴度还是可以完善整个免疫反应。辉瑞/BioNTech在FDA专家会上只是提供了第三针接种后一个月的抗体滴度。虽然这个滴度是第二针后高峰的三倍，但无法据此区分第三针是完善了接种人的整体免疫反应还是短期拉升抗体。 最近一些关于mRNA疫苗的研究显示，在第二针后包括抗体多样性、记忆细胞、细胞免疫等方面似乎都到了一个极限[1，2]。如果这些研究具有普遍性，那么增强针的意义将会局限于短期增加抗体。不过这些研究尚属早期，不同人群的结果也可能有差异，如老年人可能存在免疫反应较弱的情况，即便普通人群前两针能达到免疫反应的极限，对于老年人或有基础疾病的人却未必。 但无论如何，增强针仍需要更多完善的研究，不仅局限于一个时间截点的抗体滴度，来明确增强针的作用。 时机：现在是否需要增强针？ 增强针的科学原理也会影响到另一个重要问题：什么时候需要增强针，或者现在需不需要增强针？ 如果增强针只会短暂增加抗体，那么使用的时机将取决于何时需要增加抗体。 现在很多增强针计划以6个月为界限，该划分最主要的依据是在一些疫苗的抗体滴度跟踪时发现接种6个月后，体内抗体比高峰时已经下降很多，比如Moderna最近在《科学》上就发表了6个月的中和抗体跟踪数据 [3]，发现半年后接种者的血清仍能中和包括Delta在内的多个突变株，但中和抗体的滴度比刚接种完时已经大幅下降，即实验里中和同样多的病毒需要使用更多血清。Moderna接种6个月后体内仍有中和抗体但滴度比高峰时显著下降 | 图源[3] 陆续有研究显示，更高的中和抗体滴度对应更好的新冠疫苗有效性。单纯从增加体内抗体的角度，说半年后因体内抗体下降而通过打增强针提高抗体滴度似乎没什么问题。但这种做法缺乏最根本的一个基础，那就是现在科学家尚未明确一个疫苗保护作用必需的抗体下限。也就是说虽然半年后抗体滴度确实大幅下降了（这也在预期中，因为在未遇到病毒的情况下，人体不必大量生产一个用不上的抗体），但并不能说此时疫苗的保护作用已经大幅下滑。 还是来自Moderna的分析，根据它的三期临床试验，发现即便接种完疫苗后检测不到中和抗体的人群，在之后三个月的疫苗有效性仍有50%，而中和抗体滴度100与中和抗体滴度1000的人群，有效性分别为90%与96% [4]。所以不仅是看到中和抗体滴度下滑尚不能明确疫苗是否失效需要增强，即便是增强针大幅提高抗体，能对应多少疫苗保护作用的增加也是需要审视的，毕竟10倍的中和抗体差异对于Moderna的前两针疫苗只带来了6%的有效性差异，像辉瑞/BioNTech的增强针提高抗体滴度到第二针后高峰3倍，在疫苗有效性上的改变仍是未知的，很可能不会如抗体滴度变化那么大。 此外，若以增加抗体为标杆，打过增强针后抗体在高峰后也会下降，一个自然的问题是以后是否会要经常打增强针来维持抗体在高水平。在FDA的专家会上，也有美国方面的专家问以色列的卫生官员，如果增加有效性只是靠暂时的抗体提升，是否打算过段时间再打增强针。之前以色列有官员称需要准备第四针 [5]，但在专家会上以色列的卫生官员表示并无此打算。 如果第三针是完善免疫反应，那么问题应该是间隔多久打第三针可以完善免疫反应。这个时间是多久，是不是6个月？现在并不明确，理论上来说间隔越久，这种完善免疫保护的增强效果越好。但如果证明隔得短一些也能做到，那么完全可以以更短的间隔完成三针接种，尽快完善接种效果。 也有科学家提出了另一种思路，即是否可以通过改动前两针疫苗的间隔来完善疫苗的免疫保护。FDA的专家会上有人提出，现在新冠疫苗的接种程序都很激进，如辉瑞/BioNTech是两针间隔三周，是否是因为这样短的间隔导致免疫反应的完善性不足，导致疫苗有效性维持时间不够？如果延长两针的间隔，是否可以让免疫保护更长效，避免今后需要增强针。 不过延长两针间隔会让接种者在更长时间内处于半接种状态，没有足够的保护，在风险收益上未必更佳，对于已经接种了疫苗的人来说更无实际意义，因为已经接种疫苗的人也改不了之前两针的间隔了。 总之，在科学原理上，现在第三针或增强针主要的证据在于可以大幅增加抗体。但除了抗体外，整体免疫反应是否有完善、间隔多久打第三针更好、能转化为多少实际有效性以及可以维持多久，这些都是未知的。 在这种情况下，另一个探讨增强针必要性的思路，则是基于疫苗有效性，特别是对重症防护的有效性在现实中的变化。绝对的防止感染本身是个非常高的要求，特别是如今疫苗要应对的是传播力非常强的Delta突变株，欧美很多国家的感染率又非常高，相当于疫苗接种者长期处在一个病毒量很高的环境中，疫苗接种率因各种原因在不少国家也并不理想，这些因素叠加在一起，指望疫苗来彻底阻断感染或传播并不现实。因此，维持疫苗对重症的保护力才是更合理也是更关键的目标。 而已有的各种研究显示，如今mRNA疫苗防护感染或轻症的作用有一定下降，但对重症的保护仍然维持在较高的水平。其中对轻症的保护力下降可能既有接种时间的影响，也有Delta的作用。不过即便是这方面，下滑幅度可能也是有限的。辉瑞在FDA的要求下比较了三期临床试验中接种中位时间9.8个月与4.7个月的人群感染率的区别。接种时间短的人确实感染风险更低，但换算到有效性，差异其实比较有限——如果接种4.7月的人有效性是86%，那么接种9.8个月的人对应有效性为80% [6]。 重症方面的防护很多研究都显示没有明显下降，比如辉瑞与Kaiser合作的一项研究发现在接种4个月后，疫苗防护感染有效性下降到60%左右，但重症防护在任何年龄段都没有变化 [6]。9月22日，Moderna在《新英格兰医学杂志》上发表了三期临床试验的最终分析，发现在平均跟踪时间5.3个月的试验中，防重症有效性为98%[7]。这些研究都在指向mRNA疫苗对重症的防护维系时间可能是非常长久的，显然无法佐证增强针存在急切的必要性。 支持增强针最有力的证据是来自以色列。在FDA专家会前发表在《新英格兰医学杂志》上的以色列研究，显示接种增强针12天后，60岁以上人群的感染风险下降了10倍，重症风险也有类似下降 [8]。但要注意的是，这项研究在接种增强针12天后跟踪的时间不到两周。这就带来了有效性维持时间能有多久的问题。同时，以色列的卫生官员表示在该国60%的重症病人是接种完两针疫苗的人，对他们来说，需要为接种完疫苗的人提高防护重症的有效性。但在美国，重症与住院仍然绝大多数为未接种疫苗的人[9]，这让以色列的情况有多少普遍性与可推广性成了问题。 另一方面，美国CDC统计到现在的所有突破性感染导致住院或死亡的病例中，分别有70%与87%的人是65岁以上的老年人 [9]。可以说老年人或有基础疾病的人如果发生突破性感染，导致严重后果的风险更大。另外，CDC收集的一些研究显示养老院等老年人聚集的地方，疫苗有效性本身就较低，也有下降趋势。从风险收益角度看，在老年人中施行增强针有更强的支持。 反观一般人群，增强针的不仅必要性缺乏支持，也很难做出收益大于风险的判断。对于mRNA疫苗，已知在年轻男性中存在心肌炎的风险，虽然发生率很低，但第二针的风险高于第一针。接种第三针的风险如何是未知的。从收益考虑，对于年轻人群，接种完两针对重症的防护非常好，未看到有下降趋势，第三针在这之上能带来多少进一步的收益，是值得怀疑的。 也是综合这些风险收益评估，FDA的专家会拒绝了辉瑞在16岁以上人群全面施打增强针的申请，转而把人群限制在65岁以上与其它高风险人群。而9月22-23日，CDC负责推荐疫苗使用的专家会议，在基本遵循FDA批准范围的基础上，进一步限制为65岁以上或居住在长期看护中心的人，以及18-64岁有导致重症风险增加的基础疾病患者，否决了FDA批准范围内的工作中高感染风险人员。但在CDC的正式推荐中，CDC主任Walensky博士再次将工作中高风险人群纳入。 这种差异涉及到风险评估上出发点的不同，纳入因职业或环境有高风险的人群，一个比较常见的理由是如医务人员，即便是轻症也无法继续工作，会影响到整个医疗系统的运作。但在CDC的外部专家看来，增强针的风险收益标准应该以接种人为中心出发。对于一个年轻的一线工作人员，打增强针对他个人的最重要收益——防止重症，是很低的，而风险，如罕见的心肌炎却是存在的，不能说他感染了没法上班对社会有影响，就推荐他在个人层面去做一个风险可能大于收益的事情，更何况增强针在年轻人群中防感染一类的收益现在纯属揣测。 这里推荐与不推荐都有一定依据，但更多都是基于推测，反应了增强针在具体收益上因数据有限导致的诸多不确定性。 效果展望：增强针能改变疫情吗？ 虽然欧美多国已经或将要为高年龄与高危人群施打增强针，在这些人群里的风险收益评估上或许也是大概率收益大于风险，但增强针对整体疫情控制的帮助却未必乐观。 在FDA的增强针专家会上，CDC的流行病学家承认在美国主要的传播发生未接种疫苗的人群，因此增强针对整体疫情的遏制可能会有限。这个观点也被大多数与会专家们认同。 甚至在直接收益可能最大的老年人中，单独的增强针效果也未必最佳。在9月22日到23日讨论增强针使用推荐的CDC会议上，CDC的科学家提供了养老院中增强针效果的模拟。如果输入风险高（所在地区传染率高）并且设施内工作人员疫苗接种率低，即便增强针效果很好，养老院中的感染病例仍然不少。美国CDC关于养老院中增强针的效果模拟 | 图源[10] 增强针要起到好作用，必须伴随着控制背景感染率与提高工作人员接种率。其中作用最大的是增加工作人接种率。这也是整个欧美疫情的一个缩影。提高疫苗接种率，让更多没接种过疫苗的人打上第一针，所带来的效果会远大于增强针的作用。 根据CDC的估计，在半年的时间段内防止一例新冠住院，在65岁以上的人群中，只需要50人次的初次接种，但增强针需要481人次接种，差距将近10倍 [10]。若把年龄下调到18-29岁，这一差距进一步扩大到22倍，在这一年龄段，连基本的收益大于风险，对于增强针也已不太确定。而CDC的一项民调还显示未接种新冠疫苗的人群中有三分之一表达了增强针的消息会让他们更不愿意接种 [10]。孤立的一项增强针政策或许看着坏处有限，但放到所有防疫政策之中会如何，是有不确定性的。在半年内防止一例新冠住院需要的初次接种或增强针接种人次 | 图源[10] 如果跳出欧美发达国家的小圈子，那么不难发现增强针无疑是为全球疫苗分配不均问题投下了更大的阴影。在已接种的新冠疫苗中，81%是在中高收入国家，低收入国家只分到了0.4%，而致力于为低收入国家提供疫苗的COVAX最近将今年能提供的新冠疫苗数量下调了四分之一 [11]。 如果疫情在接种率极低的低收入国家不断蔓延，很难保证今后不出现一个比Delta更危险的突变株。欧美国家在提出增强针计划时都强调不影响全球疫苗供应，但现今全球疫苗需求远大于供给，很难想象发达国家的大规模增强针计划不会对全球接种造成负面影响。 增强针需要怎么做？ 虽然增强针在科学原理、实际有效性上还有很多疑问，但面对短期之内难以控制的全球疫情，增强针仍是一个需要认真考虑的选择。甚至在某些人群中，即便增强针存在不确定性，现在仍会有切实需要。面对这样的现实，增强针的研究与决策都需要往更科学、更理性的方向发展。

高灵敏微量气体传感在环境污染研究、人体挥发性有机物(VOCs)检测中具有重要的现实意义。迄今为止，已有多种分析技术用于气体检测，但多存在成本高、操作复杂、分析过程耗时等缺点。表面增强拉曼散射(SERS)作为有力的痕量分子检测工具，可利用基底的表面等离子体共振和电荷转移效应大幅增强目标分子的拉曼散射信号，具有高灵敏、简单、快捷、无损和特异指纹识别的特点，在气体传感领域具有优势。 　　近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员张志强与博士研究生孙姣姣，开发出一种具有超高灵敏性的三维玫瑰花枝状SERS基底(BigAuNP/Au/ZnO/P)。本研究中，科研人员以化学生长与微纳加工相结合的方式，在聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上制备了纳米氧化锌(ZnO)-金(Au)三维异质结构，其增强原理在于相邻纳米棒表面的金纳米颗粒(AuNPs)、同一纳米棒表面的相邻AuNPs、金层与AuNPs的结合点三处“热点”区域共同提高了电磁增强效应，Au和ZnO之间的电荷转移产生高密度电荷，形成内部电场，激发了ZnO纳米棒的化学增强效应。 　　该SERS基底对对巯基苯甲酸(p-MBA)分子的检测限为10-13 M，其增强因子高达2.27×107，并具有良好的均一性和可重复性(RSD 4%)。此外，PVDF膜具有多孔特性，可采用过滤式检测程序提高目标分析物与SERS“热点”的碰撞效率，有利于气体分子的高效富集。 　　科研人员以腐胺和尸胺两种挥发性有机气体为例，验证了该三维柔性SERS基底在气体传感中的检测性能。通过在SERS基底上修饰p-MBA传感单分子层，利用酰胺反应选择性地捕获腐胺和尸胺，实现了低浓度气体分子的高灵敏定量检测(腐胺检测限：1.26×10-9 M，尸胺检测限：2.5×10-9 M)，比同类研究报道的检出限高出2-3个数量级，证明了该SERS传感器在实际气体传感中的应用潜力。 　　鉴于该三维柔性SERS基底的多孔特性和优异的增强性能，将其与微流体装置和便携式拉曼光谱仪集成，搭建SERS快速检测系统，有望实现气溶胶中细菌、病毒和污染物的高效捕获与富集，发挥该三维基底在气溶胶的高灵敏检测领域的技术优势。 　　相关研究成果以Ultrasensitive SERS analysis of liquid and gaseous putrescine and cadaverine by a 3D-rosettelike nanostructure-decorated flexible porous substrate为题，发表在Analytical Chemistry上。研究工作得到国家自然科学基金、江苏省重点研发产业前瞻项目、中科院科研仪器装备研制项目等的支持。

单分子及痕量分子水平检测是人类对物质世界认知的一贯追求。自从1974年表面增强拉曼光谱（SERS）发现以来，到1997年，单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）现象的发现，SM-SERS技术的检测能力达到了超灵敏的单分子水平，从而受到了物理、化学和生物医学等研究者的广泛青睐。然而，经过二十余年的发展，面对目前商业化和实际应用需求，SM-SERS的超高灵敏度的优势尚未在多种分子和真实样品检测中得以充分发挥。从SERS到SM-SERS，电磁场增强机制及热点效应一直在其理论研究方面占据主流地位。在过去的几十年里，研究人员主要关注了光-纳米结构的相互作用这一基本科学问题，通过纳米技术创造了各种类型的SERS基底并实现了对热点的调控。然而，1997年所报道的SM-SERS呈现出一种典型的“on and off”时序波动现象，这种闪烁信号行为在SM-SERS的实际应用中是非常不利的。因为，商业检测中更需要高度可重复、均匀、稳定的SERS及SM-SERS信号。图1 (a) SERS的传统概念 (b) 1997年，SM-SERS中活性位点概念 (c) 本工作所提出的限域增强拉曼光谱概念针对以上问题，西安交通大学生命学院方吉祥教授团队基于对早期SERS和SM-SERS研究的深入理解，及分子-纳米结构相互作用及相关机制进行深入研究，提出了一种限域增强拉曼光谱（CERS）新概念及避免SM-SERS闪烁信号的新机制，在SM-SERS信号稳定性、重现性及灵敏度方面，均得到显著提升。该方法是在SERS检测过程中，在银、金甚至其他等离激元纳米材料表面原位构建一个活性的封装壳层(图1)。这种活性封装壳层可以将待测分子限域并锚定在等离激元纳米粒子表面，以避免待测分子的吸附-解吸附行为，从而避免SM-SERS光谱的闪烁信号。本工作首次在金胶体纳米粒子体系中实现对待测物的超高灵敏度、高稳定性和高信号重复性的单分子/少分子水平的检测。此外，在实际应用中，可以通过设计具有不同组分的封装壳层，使该策略广泛适用于包括生物医学诊断、催化反应机制研究等多种分子系统的SM-SERS检测。该研究成果以“限域增强拉曼光谱”（Confined Enhanced Raman Spectroscopy）为题2023年12月13日发表在国际权威期刊《纳米快报》（Nano Letters）上。西安交通大学生命科学与技术学院为本工作第一作者及通讯作者单位，该研究得到了厦门大学化学化工学院李剑锋教授及南京大学化学与化工学院龙亿涛教授的帮助与支持。以上工作得到了国家自然科学基金、西安交通大学创新团队项目支持。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acs.nanolett.3c03734研究团队主页链接：http://gr.xjtu.edu.cn/web/jxfang

单分子及痕量分子水平检测是人类对物质世界认知的一贯追求。自从1974年表面增强拉曼光谱（SERS）发现以来，到1997年，单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）现象的发现，SM-SERS技术的检测能力达到了超灵敏的单分子水平，从而受到了物理、化学和生物医学等研究者的广泛青睐。然而，经过二十余年的发展，面对目前商业化和实际应用需求，SM-SERS的超高灵敏度的优势尚未在多种分子和真实样品检测中得以充分发挥。从SERS到SM-SERS，电磁场增强机制及热点效应一直在其理论研究方面占据主流地位。在过去的几十年里，研究人员主要关注了光-纳米结构的相互作用这一基本科学问题，通过纳米技术创造了各种类型的SERS基底并实现了对热点的调控。然而，1997年所报道的SM-SERS呈现出一种典型的“on and off”时序波动现象，这种闪烁信号行为在SM-SERS的实际应用中是非常不利的。因为，商业检测中更需要高度可重复、均匀、稳定的SERS及SM-SERS信号。图1 (a) SERS的传统概念 (b) 1997年，SM-SERS中活性位点概念 (c) 本工作所提出的限域增强拉曼光谱概念针对以上问题，西安交通大学生命学院方吉祥教授团队基于对早期SERS和SM-SERS研究的深入理解，及分子-纳米结构相互作用及相关机制进行深入研究，提出了一种限域增强拉曼光谱（CERS）新概念及避免SM-SERS闪烁信号的新机制，在SM-SERS信号稳定性、重现性及灵敏度方面，均得到显著提升。该方法是在SERS检测过程中，在银、金甚至其他等离激元纳米材料表面原位构建一个活性的封装壳层(图1)。这种活性封装壳层可以将待测分子限域并锚定在等离激元纳米粒子表面，以避免待测分子的吸附-解吸附行为，从而避免SM-SERS光谱的闪烁信号。本工作首次在金胶体纳米粒子体系中实现对待测物的超高灵敏度、高稳定性和高信号重复性的单分子/少分子水平的检测。此外，在实际应用中，可以通过设计具有不同组分的封装壳层，使该策略广泛适用于包括生物医学诊断、催化反应机制研究等多种分子系统的SM-SERS检测。该研究成果以“限域增强拉曼光谱”（Confined Enhanced Raman Spectroscopy）为题2023年12月13日发表在国际权威期刊《纳米快报》（Nano Letters）上。西安交通大学生命科学与技术学院为本工作第一作者及通讯作者单位，该研究得到了厦门大学化学化工学院李剑锋教授及南京大学化学与化工学院龙亿涛教授的帮助与支持。以上工作得到了国家自然科学基金、西安交通大学创新团队项目支持。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮课题组研究员杨良保等人成功证实了滴于疏水界面的银溶胶在蒸发过程中能产生更多的三维热点，具有超高的表面增强拉曼散射效应。该研究成果对推动表面增强拉曼散射技术在实际检测中应用具有重要的意义。相关成果发表在英国皇家化学会Nanoscale 杂志上(Nanoscale,2015,7,6619-6626)。　　近年来，SERS技术由于可以进行无损、高灵敏的指纹识别检测被广泛应用于各大基础研究领域。然而传统意义上SERS 基底的热点是以零维点状、一维线状或二维面状的空间分布构型存在的，这与SERS装置中的激光共焦量三维空间不匹配，如何解决这一矛盾以提高SERS检测的灵敏性仍然是一个很大的挑战。　　针对以上问题，刘洪林等研究人员发现一滴纳米粒子溶胶随着溶剂的蒸发会形成一种独特的银纳米粒子三维结构。在这种三维结构中，粒子间距均一，且粒子间的作用以及平面上的静电吸附均会减弱，有助于产生大量的三维热点，增强SERS效应。研究人员还发现疏水界面上产生的三维热点比亲水界面拥有更高的灵敏性和更好的稳定性，并通过原位同步辐射小角X射线衍射(SR-SAXS)对这一不同检测结果的内在机理进行探索解释，有助于进一步推动表面增强拉曼散射技术成为一种实用的分析技术手段。　　该研究工作得到了国家重大科学仪器设备开发专项任务、国家重大科学研究计划纳米专项和国家自然科学基金等项目的支持。　　文章链接界面三维热点形成原理图

安捷伦科技公司(纽约证交所：A)近日宣布，公司推出增强型 8700 LDIR 激光红外成像系统。该系统针对环境样品中的微塑料分析实施了进一步优化。这一新改进的系统方案包还包含了 Clarity 1.5 软件，这一重大升级可加快分析速度，增强光谱采集、转换和谱库匹配，并提供自动化工作流程，可直接分析滤膜上的微塑料。重新设计的创新样品支架能够更轻松地将滤膜上的样品递送至仪器，并且操作更加一致。 　　环境中广泛存在的微塑料成为全球日益关注的问题，这也促使政府更加重视微塑料污染，与此同时，环境机构也加强了对河流和海洋的监测。想要充分评估环境中的微塑料污染情况，研究人员就需要确定样品中塑料颗粒的粒径、形状和化学特性，但由于更小的颗粒往往具有更强的生物学相关性，因此该分析必须扩展到微米级的颗粒。 　　微塑料分析面临的主要挑战是分析周期长且操作复杂，阻碍了对现实系统的研究。此外，方法的差异性也限制了研究之间的可比性，因此难以评估微塑料污染趋势。FTIR 和显微拉曼成像技术等振动光谱提供了一种有用的替代方案，但由于分析时间长且方法过于复杂，这些方法都存在局限性。 　　VAgilent 8700 LDIR 使红外光谱分析兼具快速分析和易用性，并迅速成为微塑料颗粒分析的基准技术。该平台能够直接对滤膜上的颗粒进行分析，标志着速度和通量的又一次飞跃。测试量显著增加将使研究人员能够更好地了解环境中微塑料的污染程度，并有助于制定合理的标准和法规。 　　安捷伦副总裁兼分子光谱事业部总经理 Geoff Winkett表示：“当我与微塑料研究人员交谈时，一个反复提及的问题是如何使检测更快速、更简便。如果实际处理的样品数量有限，这可能会掩盖问题的真实本质。目前，其他可用的技术分析周期太长，并且无法捕获饮用水和环境水中大量的微塑料。一些快速且简便易用的分析方法，如 8700 LDIR，提供了一种重要且急需的替代方案，使研究人员能够在一定的区域或时间内采集更多样品，从而应对这些局限。” 　　作为食品与环境分析解决方案的优质供应商，安捷伦致力于为学术研究领域和商业检测公司提供能够改善用户结果的出色技术。增强型 8700 LDIR 的推出有望加强安捷伦在这一不断发展的市场中的前沿地位。 　　关于安捷伦科技公司 　　安捷伦科技公司(纽约证交所：A)是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领军者，致力于提供敏锐洞察与创新，帮助提高生活质量。安捷伦提供涵盖仪器、软件、服务及专业技能的全方位解决方案，能够为客户挑战性的难题提供更可靠的答案。在 2021 财年，安捷伦的营业收入为 63.2 亿美元，全球员工数为 17000 人。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所研究员杨良保课题组，开发了AgNP/MoS2纳米“口袋”自动捕获目标物分子的表面增强拉曼光谱方法，可实现部分化学反应过程的高灵敏长时间动态检测。相关成果发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上，并被选为当期正封面（图1）。表面增强拉曼光谱（SERS）是一种分子光谱，具有快速、高灵敏和指纹识别的特性。杨良保团队致力于SERS方面的研究。在既往研究的基础上，该团队在大面积单层纳米粒子膜上覆盖了二维材料MoS2（图2），制备成AgNP/MoS2纳米“口袋”，将其覆盖在待测目标物分子之上，采用多物理场模型的有限元模拟方法，分析了AgNP/MoS2纳米“口袋”结构在溶液和空气中的电场增强分布和溶液蒸发的动态过程。研究表明，该纳米“口袋”具有高密度的热点，并具有主动捕获分子的能力，与单层AgNP膜相比，覆盖MoS2后减缓了溶液的蒸发，延长了SERS检测的窗口期，同时进一步增强了电场。该结构可实现长达8分钟的高灵敏度、高稳定性的SERS动态检测。此外，该结构可用于检测抗肿瘤药物和监测血清中次黄嘌呤的结构变化。相关方法有望更多地应用于生物系统中物质转化或其他化学反应动力学的现场检测。 　　研究工作得到中国科学院科研仪器装备开发项目、国家自然科学基金和安徽省自然科学研究项目等的支持。

7月10日消息，据媒体报道，激光是通过放大光的特定波长，利用镭射触发装置对光子进行作用而形成的科技发明，激光在科技的各个领域都做出了重大的贡献。近期，耶鲁大学科学家发现一种特殊方式可以让激光实现&ldquo 逆转&rdquo ，将其他光束吸收，增强激光的能量。 　　据报道，科学家找到了一种能够完美吸收部分特定波长光子的物质。这种物质能够分离光束，使各光束分别被反射或继续传输，进而进行两部分间完美地的互相干涉，从而能够很好地抵消特定波长的光束，余下的能量则可通过加热或用电子配对的方式来消耗掉。 　　在实验的过程中，科学家证明了可以通过逆转过程来吸收激光的部分光束，甚至能成功地将光束整体的吸收。在吸收过程中，光线吸收造成了时空的扭曲，可发生时间的部分扭转。但当众多不同波长的光同时照射，逆转效果可能会不明显，只有照在该特定物质上时，激光才会被吸收。

海克斯康计量集团成立“东莞七海测量技术有限公司” 　　2011 年8 月11 日，Hexagon AB 旗下 Hexagon Metrology AB 对外宣布在中国成立合资企业“东莞七海测量技术有限公司”(简称“七海测量”), 以对“东莞市七海光电有限公司”(简称“七海光电”)的业务进行整合。 　　七海测量的成立，是海克斯康计量集团在中国光学影像测量市场扩张的重要一步，将进一步增强集团在中国及全球市场的竞争力。“七海光电”，是中国领先的影像测量机供应商之一，曾多次获得政府相关部门的科技与创新奖励，并在影像测量技术方面取得了多项专利，一直以来在技术上领跑影像测量行业。其产品已广泛应用在通信、电子、汽车、塑胶，机械加工等行业，并且能够根据用户的特定需求，快速提供用户定制化的产品和解决方案。 　　加入海克斯康计量集团后的“七海光电”，将在“七海测量”名下，运用海克斯康计量集团的资源和技术优势，引进先进的机械、电子、测头、新型控制技术，软件，传感器等新技术，加大研发投入，引入现代国际化企业管理体系，为中国用户提供最优性价比、高效可靠的全新光学影像产品，并提供最佳的售后服务，同时也为全球光学影像市场注入新的产品。“七海测量”是继海克斯康计量集团在中国现有的两个生产制造基地之后的第三个集研发、生产制造、销售服务为一体的现代化生产研发中心。相信“七海测量”将以海克斯康计量集团在中国过去十年的成功经验和资源优势为坚实基础，在未来书写新的辉煌篇章。 　　关于海克斯康计量产业集团 　　海克斯康计量产业集团隶属于海克斯康AB集团，其麾下拥有全球领先的计量品牌，如Brown& Sharpe、Cognitens、DEA、徕卡工业测量系统 (计量分部)、Leitz、m&h、Optiv、PC-DMIS、QUINDOS、ROMER、Sheffield 和TESA。海克斯康计量产业集团代表着无可匹敌的全球客户群，数以百万计的坐标测量机(CMMs)、便携式测量系统、在机测量系统、光学影像测量系统和手持式量具量仪，以及数以万计的计量软件许可。凭借精密的几何量测量技术，海克斯康计量产业集团帮助客户实现制造过程的全面控制，确保制造的产品能够精确的符合原始设计的需要。为全球客户提供测量机、测量系统以及测量软件，并加之以完善的产品技术支持和售后增值服务。

p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良保等利用自发的毛细力捕获纳米颗粒，构筑了由单根银纳米线和单个金纳米颗粒组成的单热点放大器，实现了表面增强拉曼光谱(SERS)高稳定和超灵敏检测。相关成果以A capillary force-induced Au nanoparticle–Ag nanowire single hot spot platform for SERS analysis为题，作为封面文章发表在Journal of Materials Chemistry C (J. Mater. Chem. C., 2017, 5, 3229-3237) 杂志上，得到了同行和杂志编辑的高度肯定。 /p p 　　表面增强拉曼光谱(SERS)因其独特的分子指纹信息以及超灵敏检测优势，被广泛应用于各个领域。但是SERS热点一直受方法繁琐、不均一等问题困扰。因此，如何简单构筑均一可靠的SERS热点是人们一直追求的目标。 /p p 　　基于此目标，杨良保等利用司空见惯的毛细力构筑了由纳米线和纳米颗粒组成的点线单热点放大器。纳米颗粒在毛细力作用范围内，被捕获到纳米线表面，因此耦合的纳米线和纳米颗粒产生了巨大的电磁场增强 其次，纳米颗粒与纳米线耦合形成的孔道可通过毛细力自发捕获待测物进入热点，进而放大热点区域待测物的拉曼信号。实验和理论结果均表明：利用毛细力构筑的单热点结构能够放大待测物信号，且毛细力捕获的颗粒位置差异对电磁场分布影响较小。该项研究工作利用毛细力构筑单热点放大器，不仅避免了颗粒团聚造成的SERS热点不均一难题，也解决了使用巯基等聚合物对基底组装引起的信号干扰问题。 /p p 　　以上研究工作得到了国家自然科学基金(21571180, 21505138)和博士后自然科学基金特别资助(2016T90590)的支持。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/c1557673-0290-4c66-b7f3-c167bb5da6fc.jpg" title=" 微信图片_20170518091903_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 文章封面以及毛细力构筑单热点结构示意图 /p

p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良保等利用自发的毛细力捕获纳米颗粒，构筑了由单根银纳米线和单个金纳米颗粒组成的单热点放大器，实现了表面增强拉曼光谱(SERS)高稳定和超灵敏检测。相关成果以A capillary force-induced Au nanoparticle–Ag nanowire single hot spot platform for SERS analysis为题，作为封面文章发表在Journal of Materials Chemistry C (J. Mater. Chem. C., 2017, 5, 3229-3237) 杂志上，得到了同行和杂志编辑的高度肯定。 /p p style=" text-align: center " img width=" 250" height=" 321" title=" ea14fe0b8668f5b02fa47ae1ab982279.jpg" style=" width: 250px height: 321px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/f983e4b8-d607-4608-b35c-43557cf4f477.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　表面增强拉曼光谱(SERS)因其独特的分子指纹信息以及超灵敏检测优势，被广泛应用于各个领域。但是SERS热点一直受方法繁琐、不均一等问题困扰。因此，如何简单构筑均一可靠的SERS热点是人们一直追求的目标。 /p p 　　基于此目标，杨良保等利用司空见惯的毛细力构筑了由纳米线和纳米颗粒组成的点线单热点放大器。纳米颗粒在毛细力作用范围内，被捕获到纳米线表面，因此耦合的纳米线和纳米颗粒产生了巨大的电磁场增强 其次，纳米颗粒与纳米线耦合形成的孔道可通过毛细力自发捕获待测物进入热点，进而放大热点区域待测物的拉曼信号。实验和理论结果均表明：利用毛细力构筑的单热点结构能够放大待测物信号，且毛细力捕获的颗粒位置差异对电磁场分布影响较小。该项研究工作利用毛细力构筑单热点放大器，不仅避免了颗粒团聚造成的SERS热点不均一难题，也解决了使用巯基等聚合物对基底组装引起的信号干扰问题。 /p p 　　以上研究工作得到了国家自然科学基金(21571180, 21505138)和博士后自然科学基金特别资助 (2016T90590)的支持。 /p

研究人员一直在努力开发高度可靠和灵敏的表面增强拉曼散射(SERS)基底，用于检测复杂系统中的化合物。在这项工作中，我们提出了一种用不完全包裹的普鲁士蓝(PB)构建Au核的策略，用于高可靠性和高灵敏度的SERS衬底。包裹的铅层可以提供内标(IS)来校准SERS信号浮动，而金岩心的暴露表面提供增强效应。信号自校准和增强之间的平衡(因此SERS可靠性和灵敏度之间的折衷)通过Au核上PB层的近似半包裹配置(即SW-Au@PB)来获得。提出的SW-Au@PB纳米粒子(NPs)表现出与原始Au NPs相似的增强因子，并有助于使用R6G作为探针分子的校准SERS信号的超低RSD (8.55%)。SW-Au@PB NPs同时实现的可靠性和灵敏度还可以检测草本植物中的有害农药残留，如百草枯和福美双，平均检测准确率高达92%。总的来说，这项工作主要为不完全包裹的纳米粒子提供了一种可控的合成策略，最重要的是，探索了在具有不同溶解度的危险物质的精确和灵敏的拉曼检测中的概念验证实际应用的潜力。a)IW-金@PB纳米颗粒的制造。b)IW-金@PB纳米粒子系统信号自校准能力的原理。c)模拟原始金纳米颗粒、IW-金@PB纳米颗粒和基于核壳的FW-金@PB纳米颗粒的局部电场分布。d)IW-金@PB纳米颗粒的拉曼光谱。e)具有不同铅包裹度的IW-金@PB纳米颗粒的典型TEM图像，包括LW-金@PB、SW-金@PB和NFW–金@PB纳米颗粒。f)原始金纳米颗粒、PB纳米颗粒和具有不同PB层包裹程度的IW-金@PB纳米颗粒的紫外/可见吸收光谱。g)关于IW-金@PB纳米颗粒红移的吸收光谱的放大图。R6G的典型SERS光谱，其中原始Au NPs、LW-Au@PB NPs、SW-Au@PB NPs和NFW–Au @ PB NPs作为SERS基底。b)当在硅片上蒸发SW-Au@PB NPs/R6G时，R6G特征峰(612cm-1)和IS峰(2155cm-1)的SERS强度以及它们在随机选择的15个点上的强度比。c)当在硅晶片上蒸发Au NPs/R6G时，R6G特征峰(612cm-1)的SERS强度穿过随机选择的15个点。d)硅晶片上SW-Au@PBNPs分布的典型SEM图像。e-f)硅晶片上蒸发的SW-Au@PB NPs/R6G (e)的校准SERS信号和Au NPs/R6G (f)的SERS信号的映射结果。g)疏水纸上SW-Au@PB NPs分布的典型SEM图像。h-I)SW-Au @ PB NPs/R6G(h)的校准SERS信号和Au NPs/R6G (i)的SERS信号在疏水纸上蒸发的映射结果。a-b)在硅片(a)和疏水纸(b)上具有不同R6G浓度的SW-Au@PB NPs/R6G的典型SERS光谱。c)R6G特征峰的校准SERS强度与R6G浓度的对数之间的对应关系。d)基于SW-Au@PB NPs和疏水纸，跨10个批次的R6G特征峰的相对SERS强度，在每个批次中随机选择5个点。e)长期储存SW-Au@PB NPs和疏水纸后R6G的典型SERS光谱。f)长期稳定性试验中R6G特征峰的相应相对SERS强度。a)基于SW-Au @ PB NPs/疏水纸系统的不同浓度百草枯的典型SERS光谱。b)百草枯特征峰的相对SERS强度与百草枯浓度对数的对应关系。c)基于SW-Au @ PB NPs/疏水纸系统的不同浓度的福美双的典型SERS光谱。d)福美双特征峰的相对SERS强度与福美双浓度的对数的对应关系。三种草本植物中百草枯(e)和福美双(f)的典型SERS光谱。相关成果以“Semi-wrapped gold nanoparticles for surface-enhanced Raman scattering detection”，发表在国际学术期刊“Biosensors and Bioelectronics”上。