表征玻纤增强类样品

p span style=" FONT-FAMILY: times new roman" 　　 /span span style=" FONT-FAMILY: times new roman" 布鲁克在2016年6月20日宣布已经收购了澳大利亚布里斯班的Yingsheng Technology公司。此次收购主要内容是Yingsheng的第三代高级矿物鉴别系统(AMICS)软件包系统。相关的收购财务细节并未揭露。 /span /p p span style=" FONT-FAMILY: times new roman" 　　AMICS是一款自动鉴别和定量矿物和其合成相的创新软件平台。无论是扫描电镜(SEM)、能量散射X-ray分光计(EDS)，还是最新的微X射线荧光(& amp #181XRF)分析，都可以应用到此软件平台中来。全能的AMICS具有自动化和前瞻性的定量分析能力，是地质学和材料学研究的理想选择。能够为矿业、石油和天然气、煤炭、水泥、精炼与重复利用等工业和探测应用提供快速、有效的精确分析。 /span /p p span style=" FONT-FAMILY: times new roman" 　　“对于AMICS软件的加入，我们非常高兴。”布鲁克纳米分析总裁Thomas Schuelein说，“伴随AMICS的加入，我们的QUANTAX EDS系统更加全面，使我们能够更好的为土壤和材料学的研究者和OEM合作伙伴提供更全面的矿质表征能力。” /span /p p span style=" FONT-FAMILY: times new roman" 　　Schuelein继续说：“另外，有AMICS助力的布鲁克& amp #181XRF系统M4 TORNADO无疑会增强在矿产勘探领域的工作流，如在简单样品前处理条件下进行岩石、岩心切面等大型样品的微尺度分析。” /span /p p span style=" FONT-FAMILY: times new roman" 　　作为收购约定的一部分，Yingsheng Technology创始人兼首席执行官Ying Gu博士带领开发AMICS的关键工程师们一同加入了布鲁克，他们将继续致力于AMICS的进一步开发和商业化。 /span /p

随着国家食药环侦的工作推进，各地食品安全问题频频暴雷！只有严格的抽检及稽查力度，才能肃清食品安全的“行业潜规则”。“毒奶粉 ”、“地沟油”和“毒豇豆”等典型事件，敲响了食品安全的“警钟”。食品安全问题不仅关系到经济的发展，更关系到社会的稳定。同时当前食品安全检测技术与设备落后等问题，迫使相关监管部门亟需找到一种快速、灵敏和可靠的检测手段保障食品安全。目前检测方法主要有高效液相色谱法、气相色谱法、气相色谱-质谱联用仪等方法，这些检测法虽具灵敏度高、准确性好等特点，但耗时耗力、成本昂贵，对样品的净化要求苛刻，难以实现现场快速定性筛选。表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy, SERS)是一种新型化学分析和检测手段,快速检测的特点，迅速成为监管部门的稽查“利器”。ATR3000FD是奥谱天成基于拉曼SERS增强技术研发的便携式拉曼食品安全检测系统，更小的体积和更轻的重量，使得ATR3000FD的使用和携带非常方便。无论在实验室、快检室、检测车等多种场所，都能轻松高效完成检测任务，目前全国多地市场监督管理、食药环侦等部门均已配备奥谱天成ATR3000FD。拉曼光谱(Raman spectroscopy )是一种能够表征分子振动能级的光谱，具有极高的分子特异性，但其散射强度较弱，且易受到荧光干扰。SERS技术快速、灵敏、无损，具备分子指纹专一性和单分子灵敏性等特点，能在分子水平上提供物质结构的丰富信息，已逐渐成为化学、生物、环境、食品等领域一种强有力的检测手段。当目标分子被吸附到某些粗糙的金属表面上时，它们的拉曼散射强度会比常规拉曼增强104 ~1014倍。ATR3000FD操作简便，中文全自动识别软件，显示操作步骤及辅助视频，一键解锁，显示结果，数据上传，并配有拉曼谱图。基于强大的增强数据库及云计算处理技术，上机检测仅需数秒钟。应用实测演示测试仪器：ATR3000FD便携式食品安全检测仪测试对象：辣椒面、小米、鱼肉测试目的：不同样品是否含有非法添加或兽药残留(辣椒面中检测苏丹红一号、小米中检测碱性嫩黄、鱼肉中检测孔雀石绿)测试样品：测试方法流程及结果： 打开仪器的开关和平板开关，确保平板上的各连接线连接完好不松动，打开桌面上的食品检测软件如下图所示，可以选择云登录，未联网情况下可以选择离线登录，其中云登录的检测项目更多。登录后，检测方法选择拉曼，物质类别根据样品属类选择，包括兽药残留、农药残留、减肥类保健食品等多种，如下图所示。以检测辣椒粉为例，选择非食用化学物质类别，点击选择检测辣椒粉中的苏丹红一号项目，进入下图所示的检测界面，显示出基础信息和操作步骤，同时可以查看操作帮助和视频指导。待前处理完毕，将检测瓶放入检测池，点击云检测，几秒后出结果：检出或未检出，同时可以查看谱图、热敏打印等。小米和鱼肉的检测界面如下：检测后，通过U盘可以从历史记录中导出数据和PDF格式的检测报告，如下图。检测报告结论 通过ATR3000FD便携式拉曼食品安全检测仪对几种食品的检测，能够看出增强拉曼技术运用到食品检测有很大优势，经过谱图库的对比，可以快速鉴定食品有没有非法添加。 奥谱天成ATR3000FD便携式拉曼食品安全检测仪，已在全国各地的食药环侦行动中大展身手，相关案例可以咨询工作人员获取！奥谱天成致力于开发国际领 先的光谱分析仪器，立志成为国际一 流的光谱仪器提供商，基于特有的光机电一体化、光谱分析、云计算等技术，形成以拉曼光谱为拳头产品，光纤光谱、高光谱成像仪、地物光谱、荧光光谱、LIBS等多个领域，均跻身于世界前列，已出口到全球50多个国家。◆ 科技部“重大科学仪器专项计划”承担者；◆ 国家海洋局重大产业化专项项目承担者；◆ 主持制定《近红外地物光谱仪》国家标准；◆ 国家《拉曼光谱仪标准》起草单位；◆ 福建省《便携式拉曼光谱仪标准》评审专家单位；◆ 厦门市“双百人才计划”A类重点引进项目（最 高等级）；◆ 国家高新技术企业；◆ 2021福建省科技小巨人。

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。

由中国粮油学会立项的《红薯粉丝中苋菜红的测定 表面增强拉曼光谱法》团体标准已完成征求意见稿，现公开征求意见。意见反馈邮箱liuxiaonan@ccoaonline.com，截止时间2022年2月22日前。　　近年来市场监督管理局公布的抽检结果表明，苋菜红经常被商家超范围超限量使用，2021年6月广州市场监督管理局例行抽检发现某批次乌梅超量使用苋菜红，添加量为100 mg/kg，2021年7月广州市场监督管理局例行抽检发现某批次蓝莓李果超量使用苋菜红，添加量为220 mg/kg，2021年10月浙江市场监督管理局例行抽检发现某批次乌梅超量使用苋菜红，添加量为330 mg/kg。而苋菜红具有高遗传毒性、细胞毒性，并且可以抑制细胞生长，转换成致癌物质或引起儿童的行为改变，这种合成色素也不能为人体提供营养，苋菜红的过量使用已成为一个令人关切的问题[2]。有关苋菜红的毒理学数据为：LD50小鼠口服大于10 g/kg体重 大鼠腹腔注射大于1 g/kg体重。出于食品安全考虑，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家委员会建议苋菜红的每日允许摄入量应在0~0.5 mg/kg体重。　　多个案例和毒性数据表明，有必要建立苋菜红快速检测方法对相关食品进行有效监管。本方法主要工作包括样品前处理方法的研究、仪器条件的优化和定性筛查方法的建立、实验室比对提供同行验证报告。　　本标准按照GB/T1.1—2020给出的规则起草。本标准由中国粮油学会提出。本标准由全国粮油标准化技术委员会(SAT/TC 270)归口。本标准主要起草单位：江南大学、普拉瑞思科学仪器(苏州)有限公司、苏州市食品检验检测中心、苏州市产品质量监督检验院。　　本标准参考GB 5491 粮食、油料检验 扦样、分样法 GB/T 6682-2008 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 27404-2008 实验室质量控制规范 食品理化检测编制而成。本标准规定了红薯粉丝中苋菜红的表面增强拉曼光谱检测方法。本标准适用范围主要为红薯粉丝中违禁添加苋菜红的检测。　　方法原理：　　采用超纯水提取红薯粉丝中的苋菜红着色剂，过滤后，与拉曼增强基底金溶胶混合进行拉曼光谱测定。　　仪器及设备：　　除实验室常规仪器设备外，应注意下列仪器设备。1.天平。感量0.1 mg和0.01 g。2.粉碎机。电机转速≥1000 r/min。3.涡旋混合器。转速≥100 r/min。4.超声波清洗器。5.便携式拉曼光谱仪。6.油浴锅。　　待测溶液制备：　　分别准确称取两份5 g样品，置于15 mL具塞离心管中，其中一份加入3 mL苋菜红标准工作溶液，再加入7 mL超纯水，震荡，摇匀，超声提取30 min。取上清液定容至10 mL，以12000 r/min，-4℃，离心10 min，重复两次，然后用0.45 μm滤膜过滤。另一份样品不加色素溶液，直接加入10 mL超纯水，随后重复上述步骤，提取液作为空白参照。　　定性测定：　　依次滴加 20 μL金纳米粒子、10 μL待测溶液到锡箔纸上，混匀后开始检测，根据图谱989 cm-1(±3 cm-1)、1357cm-1(±3 cm-1)、1439cm-1(±3 cm-1)、1554 cm-1(±3 cm-1)处特征拉曼光谱，对红薯粉丝中是否存在苋菜红进行鉴定分析。如同时存在上述特征峰，可判定样品中含有苋菜红 否则，不能证明样品中含有苋菜红，需要进一步实验验证。　　分析结果的表述：　　如果在989 cm-1(±3 cm-1)、1357cm-1(±3 cm-1)、1439cm-1(±3 cm-1)、1554 cm-1(±3 cm-1)处附近同时出现特征拉曼峰，则认为样品中含有过量苋菜红，否则认为样品中苋菜红含量低于检测限60 mg/kg。

微塑料通常被定义为尺寸小于5 mm的塑料碎片，在海洋、陆地、淡水系统中均有所发现，对环境安全和生物健康均有一定程度的影响。更令人担忧的是，微塑料通过机械磨损、光降解和生物降解等作用会进一步分解，形成尺寸更小的微塑料甚至是纳米塑料。它们的危害可能更大，因为它们可以穿过生物膜并容易在不同组织间转移，如果吸入空气中的微纳塑料甚至可以穿过肺组织。据已有的研究显示，应用在微塑料检测的传统技术仅能检测到10 μm 左右的大小，远远不能满足当前和未来研究的需要。因此，迫切需要开发适用于小尺寸微纳塑料的检测新方法。表面增强拉曼光谱（SERS）技术是一种强有力的基于拉曼光谱的原位分析技术。一般来说，分子的拉曼效应很弱。然而，当这些分子被吸附在贵金属（例如金和银）的粗糙表面时，分子的拉曼效应会大大提高。甚至可以在单分子水平上获得高灵敏度。在我们之前的研究工作中，首次报道利用SERS技术实现了环境纳米塑料的检测（EST, 2020, 54(24): 15594）。但是，采用的商业化Klarite基底的高昂成本使其不适宜广泛大规模的应用。因此，本研究利用一种低成本的具有大量有序的V型纳米孔阵列的阳极氧化铝（AAO）模板，通过磁控溅射或离子溅射将金纳米粒子沉积在模板上，开发得到用于小尺寸微纳塑料检测的 SERS 基底（AuNPs@V-shaped AAO SERS substrate）。由于AAO模板中纳米孔阵列特殊的V型结构以及有序规则的排列，使得AuNPs@V-shaped AAO SERS基底可以提供大量“热点”和额外的体积增强拉曼效应，在检测微塑料时表现出高 SERS 灵敏度。图1 摘要图本研究首先使用不同尺寸（1 μm、2 μm和5 μm）的聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）两种标准样品在AuNPs@V-shaped AAO SERS基底和硅基底上进行检测，并计算相应的增强因子（图2、图3）。结果显示，单个PS和PMMA两种颗粒在硅基底上均不能检测到1 μm的尺寸大小，且其他尺寸的拉曼信号强度也相对较弱。而在AuNPs@V-shaped AAO SERS基底上，在相同的检测条件下，各尺寸的单个PS和PMMA颗粒的拉曼信号强度大大增强，且1 μm的PS和2 μm的PMMA都有拉曼信号检出。增强因子的计算结果显示，使用AuNPs@V-shaped AAO SERS基底检测单个微塑料颗粒可获得最大20倍的增强效果。此外，通过比较磁控溅射和离子溅射两种沉积方式所分别形成的基底检测微塑料的拉曼光谱结果和增强因子计算结果，我们可以得出磁控溅射所形成的基底具有更好的检测性能。这个结果可以联系到SERS基底的扫描电镜表征结果（图4）进行解释，磁控溅射所形成的金纳米层更加细腻平整，而离子溅射所形成的金纳米层出现了一定的团聚，导致形貌结构较为粗糙，因此信号强度有所减弱。图2：PS的拉曼检测。（a）不同尺寸的单个PS颗粒在硅基底上的拉曼光谱；（b）显微镜下不同尺寸的单个PS颗粒在硅基底上的形态分布；（c）不同尺寸的单个PS颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（d）不同尺寸的单个PS颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（e）显微镜下不同尺寸的单个PS颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的形态分布；（f）显微镜下不同尺寸的单个PS颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的形态分布；（g）增强因子的箱线图。图3：PMMA的拉曼检测。（a）不同尺寸的单个PMMA颗粒在硅基底上的拉曼光谱；（b）显微镜下不同尺寸的单个PMMA颗粒在硅基底上的形态分布；（c）不同尺寸的单个PMMA颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（d）不同尺寸的单个PMMA颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（e）显微镜下不同尺寸的单个PMMA颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的形态分布；（f）显微镜下不同尺寸的单个PMMA颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的形态分布；（g）增强因子的箱线图。图4：AAO模板和SERS基底的扫描电镜表征。（a）空白的AAO模板；（b）经过离子溅射形成的SERS基底；（c）经过磁控溅射形成的SERS基底；（d）（e）微塑料标准样品在基底上的形态分布。之后，本研究采集了雨水作为大气样品，对基底检测实际样品的能力进行了测试。采集到的雨水样品经过过滤、消解等前处理后，被滴加在基底上进行后续的拉曼检测，获得若干疑似微塑料的拉曼光谱。通过将这些采集到的拉曼光谱与标准微塑料样品的拉曼光谱进行比对，找到了雨水样品中所含有的微纳塑料颗粒，证实了大气中微塑料颗粒的存在以及基底检测实际样品的能力。图5：雨水样品的检测。（a）在基底上发现的疑似微塑料颗粒，尺寸约为2 μm × 2 μm；（b）疑似微塑料颗粒的拉曼光谱。该研究了提出了一种新型的适用于环境微纳塑料检测的低成本SERS基底，具备热点均一、增强效果好的优点，有望推广到环境各介质中微纳塑料的检测，为尺寸更小的纳米塑料检测分析提供了新方法。

基于喷雾干燥技术的表面增强拉曼光谱研究进展水污染是一个全球性问题，威胁着人类健康并损害生态系统的健康。水污染物含有多种对人体健康和生态系统产生不利影响的重金属和有机化合物，需要及时发现和分析以维持环境，同时可以尽量减少对人类健康的危害和对生态系统健康的损害。水样中重金属的检测常用检测方法如下原子吸收光谱法(AAS)阳极溶出伏安法(ASV)电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)电化学检测除了以上常用检测方法外，还可以利用喷雾干燥方法结合拉曼光谱技术-表面增强拉曼光谱(SERS)来测定水中污染物。SERS 技术是一种简便、快速进行有机化合物痕量分析的技术。与传统的拉曼光谱相比，它可以获得信号得到显著增强的拉曼光谱。SERS 中的拉曼增强发生在两个或多个聚集的金属纳米颗粒的连接处，即所谓的热点；贵金属纳米颗粒的聚集程度是 SERS 中拉曼信号增强效果的关键决定因素。喷雾干燥法是将储存溶液中的微小液滴雾化，研究者可以通过改变液滴的大小和液滴内纳米颗粒的浓度来控制纳米微粒的聚集程度。纳米微粒的形成是由于液滴内部溶剂蒸发的结果(图1)。同时，喷雾干燥法也可以在不添加表活物质的情况下制备纳米微粒。该方法获得的纳米微粒可以在使用中将探针分子困在热点中，获得比使用传统 SERS 衬底的方法更有效的信号增强效果。在使用传统 SERS 方法时，通常需要通过将待分析溶液滴到衬底上的方式使探针分子分散到热点附近。也可以将 SERS 制备成溶胶，在测试过程中需要添加表面活性剂，这导致在目标物质信号被放大的同时，表面活性剂的拉曼信号也被放大，会干扰测试。而采用喷雾干燥法制备的纳米微粒可避免这些情况的发生。▲图1，用于制备纳米银微粒的喷雾干燥系统示意图本研究采用喷雾干燥方法制备纳米微粒用于探针分子的痕量分析。首先，研究者采用定制化的喷雾干燥系统制备纳米微粒。之后研究制备的银纳米微粒的大小如何影响探针分子（罗丹明B）的 SERS 信号。最后，我们雾化了银纳米粒子和探针分子罗丹明 B 的预混合溶液，以促进探针分子在热点的捕获，从而进一步增强探针分子拉曼信号。1材料在本研究中选择银纳米颗粒(AgNPs)。购买主粒径为 30 nm的AgNP颗粒(Ag Nanocolloid H-1, Mitsubishi Materials Corporation)，用超纯水(18.2 MΩ cm)稀释，得到 0.01wt% 和 0.1wt% AgNP 溶胶。罗丹明 B (RhB)作为探针分子。所有材料均未经进一步提纯使用。2采用喷雾干燥法制备 AgNP 微粒用含有 AgNP 的雾化液滴制备用于 SERS 测试的 AgNP 微粒。实验装置示意图如图1所示。液滴雾化使用了一个定制的系统，该系统带有加压双流体喷嘴。当加压气体被引入时，液体样品通过喷嘴内出现的负压被吸入系统。在喷嘴内形成一层液体膜，然后在剪切应力的作用下分解成液滴。在雾化之前，将超纯水与 AgNPs 溶胶混合，以进一步稀释溶胶中任何浓度的潜在污染物。使用氮气作为干燥气和雾化气，将雾化后的液滴从喷嘴输送到加热区。再以 4.5 L/min 的流量将 N2 气体引入加热区，将雾化后的液滴加热至 150℃，促进溶剂蒸发，使 AgNP 气溶胶干燥。雾化系统总流量为 6.9 L/min，液滴停留时间为 0.93s。最后，使用定制的冲击器将干燥气溶胶形式的 AgNPs 沉积在直径为 14mm 的铜制圆形基板上。撞击喷嘴直径为 1mm，因此 AgNPs 以 17L/min 的流速加速撞击。在 SERS 实验前，将沉积的 AgNP 在常温常压下保存 24h。本次共制备四种不同粒径的 AgNPs 微粒，并对其在 SERS 分析中的敏感性进行了检验。雾化 0.01wt.% 的溶胶得到的 AgNP 微粒粒径最小，雾化 0.1wt.% 的溶胶得到的 AgNP 微粒粒径最大。溶胶中 AgNP 的浓度直接影响单个液滴中 AgNPs 的数量。此外，采用差分迁移率分析仪对制备的四种 AgNPs 微粒进行颗粒度分析，四种微粒的平均粒径分别为 48、86、151 和 218nm。3SERS 分析将制备的四种不同大小的 AgNPs 微粒用于微量罗丹明 B 溶液的 SERS 信号获取。 将 100μL 一定浓度的罗丹明 B 标准水溶液滴在铜基底上制备的 AgNP 微粒上。采用 532nm 激光器，在激光功率为 0.157mW，曝光时间为 1s 的条件下获得 SERS 谱图。每个样品在不同位置获得十几张 SERS 光谱。利用数据处理软件对所得光谱进行背景减除，并获得罗丹明 B 位于 1649 cm&minus 1 处的峰强度。4尺寸和形态表征图2 显示了用浓度分别为 0.01wt% 和 0.1wt% 的 AgNg 溶胶喷雾制备的微粒的尺寸分布。可以看到二者的平均尺寸分别约为 38nm 和 66nm，前者微粒的大小与纯 AgNP 颗粒(~ 30nm)的大小大致一致，这证明前者微粒中主要为纯 AgNP 颗粒。后者微粒增大可归因于 AgNPs 浓度的增加，即溶胶浓度的增加。这表明由 0.1wt% 溶胶喷雾干燥得到的微粒中有聚集。由此可知，用该喷雾干燥系统得到的微粒大小可通过气溶胶浓度的大小控制。▲ 图2，由 0.01wt%、0.1wt% 和 0wt% 的纳米银溶胶喷雾干燥获得的纳米银微粒的粒径大小▲ 图3，沉积后纳米银微粒的SEM图像和尺寸分布。(a, e) 48 nm， (b, f) 86 nm， (c, g) 151 nm， (d, h) 218 nm图3 的 SEM 图像分别显示了在未添加探针分子(即RhB)情况下沉积在铜板上的四种纳米银微粒的相应尺寸分布。由 0.01wt% 的纳米银溶胶喷雾干燥获得的微粒形成了亚单层膜(图3a)，颗粒的平均测量尺寸为 48nm(图3e)，与制备溶胶前的纯颗粒尺寸(30nm)和气溶胶颗粒尺寸(38nm)基本一致，这表明滴在铜板上的纳米银微粒并未明显聚集。如 图3f 和 图3g 所示 3b 和 3c 的纳米银微粒的尺寸为 86 和 151nm。由 0.1wt% 溶胶制备得到的纳米银微粒形成了更大的球形聚集体(图3d)，尺寸为 218nm (图3h)，是气相测量中发现的 AgNP 气溶胶(图2)的两倍多。气相测量和 SEM 观察之间的这种尺寸差异可能归因于颗粒反弹效应。只有大的 AgNPs 微粒才能更好地沉积，因为微粒与基底之间的接触面积较大，所以具有较高的附着力。最终使用两种浓度的溶胶和 DMA，我们制备了四种不同尺寸的微粒：48、86、151 和 218 nm。5拉曼增强效果与微粒尺寸大小有关图4 显示了不同浓度的罗丹明 B(分别为 10&minus 6、10&minus 8 和 10&minus 10 M)，用四种纳米银微粒（尺寸分别为 48、86、151 和 218nm 时）获得的 SERS 光谱。在罗丹明浓度为 10&minus 6 M 时，采用四种纳米银微粒获得的谱图在 500-1700 cm&minus 1 处都均能清晰地观察到罗丹明 B 的所有特征峰(图4a)。表1 列出了罗丹明 B 的拉曼特征峰归属。其中，1649 cm&minus 1 处的 C-C 伸缩振动信号最为强烈，因此被用作计算 AEF，用于评价拉曼信号的增强情况。在未采用 SERS 增强时，没有观察到罗丹明 B 的特征峰(图4a)，这证实了纳米银微粒对罗丹明 B 的拉曼信号起到了增强作用。▲ 图4，(a) 10&minus 6 M， (b) 10&minus 8 M， (c) 10&minus 10 M 浓度下罗丹明 B 溶液的 SERS 光谱。箭头表示罗丹明 B 的拉曼特征峰(表1)表1，罗丹明 B 的主要特征峰及特征峰归属拉曼位移（cm-1）特征峰归属1199C-C 键的伸缩振动1281C-H 键的弯曲振动1360芳香基 C-C 键的弯曲振动1528C-H 键的伸缩振动1649C-C 键的伸缩振动6AgNPs 溶胶和探针分子混合后喷雾干燥图4 和 图5 表明，尺寸为 86nm 的 AgNP 微粒是信号增强效果是最好的。研究者又过在喷雾干燥前将罗丹明 B 溶液与 AgNP 溶胶进行预混合(即采用预混合雾化途径)，制备微粒。进一步探索了微粒的拉曼增强效果。图6显示了浓度为 10&minus 6、10&minus 8 和 10&minus 10 M 的罗丹明 B 溶液在 86nm AgNP 微粒中的 SERS 光谱。▲图5，粒径为 48、86、151和 218nm 的 AgNP 微粒在 浓度为 10-6 和 10-8 M 罗丹明 B 的 AEF 值。部分测试未获得罗丹明 B 特征峰，因此未计算 AEF 值▲图6 采用 AgNP 溶胶与罗丹明 B 预混后获得的微粒对浓度分别为(a) 10&minus 6 M， (b) 10&minus 8 M， (c) 10&minus 10 M 的罗丹明 B 溶液进行信号放大获得的 SERS 光谱▲图7 喷雾干燥制得 86nm 纳米银颗粒后加入罗丹明 B 溶液和罗丹明 B 溶液与 86nm 纳米银微粒预混后喷雾干燥后的 AEF 值▲图8 （a）喷雾干燥后滴入罗丹明B溶液 （b）罗丹明B 溶液与微粒预混后喷雾干燥7结论本研究采用喷雾干燥方法制备高灵敏度的纳米银微粒。使用定制的系统制备了粒径为 48、86、151 和 218nm 的 AgNP 微粒。滴入10&minus 6 M 罗丹明 B 溶液后，48、86、151 和 218nm AgNP 微粒的 AEF 值分别为 2.4 × 103、4.2 × 103、3.3 × 103 和 4.0 × 103，而滴入 10&minus 8 M 罗丹明 B 溶液后，86和 151nm 微粒的 AEFs 为 3.4 × 104 和 2.2 × 104。我们发现 86nm 的 AgNP 微粒是本研究中最敏感的纳米结构。与 218nm AgNP 微粒相比，86nm AgNP 微粒的拉曼增强效果更好，这是由于高浓度溶胶制备的 AgNPs 微粒中电子云变形，降低了它的拉曼增强效果。在喷雾干燥前将罗丹明 B 溶液与 AgNP 溶胶预混后获得的拉曼增强效果较喷雾干燥后加入罗丹明 B 溶液更强。在测试浓度为 10&minus 6 M 和 10&minus 8 M 的罗丹明 B 溶液时，预混后喷雾干燥得到 86nm 微粒的 AEF 值分别为 5.1 × 104 和 3.7 × 106。该方式获得的 AEF 值分别是喷雾干燥后加入方式的 12 倍和 110 倍。该方法应该是更适合用于环境污染物痕量分析的方法。8文献引用Chigusa M. etc. Development of spray‐drying‐based surface‐enhanced Raman spectroscopy. Scientific Reports （2022）12：4511雷尼绍公司总部位于英国，自上世纪九十年代 开始提供显微拉曼光谱仪，是最早的商用显微拉曼供应商之一，一直在拉曼光谱领域是公认的领导者。雷尼绍为一系列应用生产高性能拉曼系统，具有完备的光谱产品系列：inVia 系列显微共焦拉曼光谱仪、 RA802 药物分析仪、 RA816 生物组织分析仪、Virsa 高性能光纤拉曼系统、Raman-AFM 联用系统接口、 Raman-SEM 联用系统等。 凭借优越的产品性能及完善的售后服务， 雷尼绍光谱产品系列极大地提高了客户的研发能力和科研水平，被广泛应用于高校科研和制药、材料、新能源、光伏等多个领域研发中。瑞士步琦公司是全球旋转蒸发技术的市场领先者，并且在中压分离纯化制备色谱，平行反应，喷雾干燥仪和冷冻干燥仪，熔点仪，凯氏定氮仪和萃取仪以及实验室/在线近红外等方面是全球市场主要的供货商。我们相信通过提供高质量的产品和优质的服务，我们能给广大的客户在研究开发创新和生产上提供强有力的支持。我们的所有产品均符合“Quality in your hands” (质量在您手中) 理念。我们始终致力于开发坚固耐用、设计巧妙、便于使用的产品与解决方案，以便满足客户的最高需求。凭借小型喷雾干燥仪 B-290 和 S-300，瑞士步琦巩固了其 40 多年来作为全球市场领导者的地位。实验室喷雾干燥仪融合卓越的产品设计与独特的仪器功能，可为用户提供极佳的使用体验。使用实验室喷雾干燥仪可安全处理有机溶剂；S-300 配备的自动模式可节省大量时间，让整个实验过程调节和可重现性更高；远程控制可以带来极致的灵活性，同时方法编程让操作变得对用户更友好。

据每日科学网日前报道，新加坡研究人员利用黄金纳米阵列开发出适于商业应用的高性能表面增强拉曼光谱传感器。 　　表面增强拉曼光谱技术(SERS)是在印度科学家拉曼1928年发现拉曼散射现象的基础上发展起来的。利用拉曼光谱技术可以非常方便地鉴定物质成分，现已成为探测界面特性和分子间相互作用、表征表面分子吸附行为和分子结构的有效工具，广泛应用于癌症诊断和食品检测等领域。不过，由于很多分子直接通过拉曼光谱无法检测出信号，需要通过拉曼增强技术，将这些分子吸附在纳米金属表面，在特定波长的激光照射下，利用表面增强拉曼光谱传感器检测出待检物质。 　　新加坡科技研究院(A*STAR)材料工程研究所的研究人员制造出一种非常密集且有规律的黄金纳米阵列，在自组装和传感等方面具有独特的优点。此外，他们还成功将该纳米阵列置于光纤端头涂层中，使得该技术有望在遥感监测危险废弃物方面具有广泛的应用前景。 　　研究人员在涂有自聚物纳米粒子的表面进行纳米阵列的自组装，较小的黄金纳米粒子会自发附着。仅仅依靠涂层和吸附这些简单的过程，就可稳定高产地形成小于10纳米的纳米簇。通过调整聚合物的规模和密度等特征，研究人员可以调节纳米簇的大小和密度，使表面增强拉曼散射达到最大化。该技术的效率非常高：涂满100毫米直径的晶片，或200光纤端头，仅需要不超过10毫克的聚合物和100毫克的黄金纳米粒子，而聚合物和纳米粒子均可低成本大量生产。 　　由于纳米阵列的形成过程完全是自组装过程，因此该技术不需要专门的设备或特定的无尘室，非常适合低成本商业化生产。目前该技术已在新加坡、美国和中国申请了专利。

撰文：李俊博研究背景一般情况下利用拉曼光谱技术可以非常方便的鉴定物质成分，获得结构信息。但是，一些化学物质直接通过拉曼光谱无法检测出信号，需要通过拉曼增强技术，提高拉曼信号信噪比，从而检测出待检物质。表面增强共振拉曼（SERS）活性基底的快速发展促进了人们对SERS机理的探究，这使SERS的应用范围拓宽至更广的领域。大量的研究表明SERS的增强机理主要有两种：表面等离子体共振及电荷转移机理。对于过渡金属基底来说，其增强能力取决于自身的性质及材料的表面形态，电磁场与化学增强的共同作用使之产生增强的拉曼信号。然而，目前只有几种有机小分子在过渡金属上能够被选择性的增强，这限制了过渡金属的实际应用。基于以上背景，吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室的赵冰教授等人制备了四种SERS活性基底（两种过渡金属和两种贵金属），并通过细胞色素c （Cyt c）在基底上SERS光谱的变化，讨论了Cyt c与这些活性基底间的电子转移路径与机理。本研究中， SERS光谱的采集采用了HORIBA LabRam系列拉曼光谱仪，所有的拉曼数据则通过LabSpec软件进行分析。下面让我们走进该项研究：﹀﹀﹀1为什么选择Cyt c 细胞色素c是一种水溶性的血红素蛋白质并常作为呼吸链中的电子载体。大部分Cyt c的SERS光谱的获得是通过电化学结合拉曼光谱的方法，从而研究氧化还原蛋白质在基础及应用科学领域的结构与反应动力学。基于Cyt c的电子转移的能力，Cyt c常用作新型的探针来探究SERS活性基底与吸附生物分子之间的电子转移。图1. 细胞色素c与SERS活性材料之间的电子转移示意图。2具体的研究过程作者通过紫外光谱表征发现过渡金属镍和钴纳米粒子可将氧化态的Cyt c还原，并且通过SERS光谱发现二者与还原剂连二硫酸钠的作用相同，二者作为良好的还原剂与Cyt c之间发生了电子转移，且通过谱峰的对比证实了在过渡金属的作用下，蛋白质仍保持着良好的二级结构。另一方面，对惰性金属Au和Ag纳米粒子也进行了相同的实验，通过紫外图的表征说明二者对氧化态和还原态的Cyt c均未产生价态上的影响，而SERS光谱则表明Ag纳米粒子能使还原态Cyt c氧化，并且谱峰相对强度的变化意味着Cyt c结构的改变。基于以上现象，作者对Cyt c与金属纳米粒子之间的电子转移机理进行了探究并给出合理解释。氧化态Cyt c与Ni NWs之间的转移方向是从Ni的费米能级至Cyt c的导带，此处由于Cyt c的电导性表现出半导体的行为，因此根据肖特基势垒和欧姆接触可知，金属镍的功函与Cyt c的电子亲和能值十分接近，促移则基于SERS的电子转移机理，实验所用的激发光能量恰能够激发Cyt c HOMO能级上的电子转移至Ag的费米能级。3研究的创新点本研究将氧化还原蛋白质的电子转移与SERS中的电荷转移机理相结合，为电荷转移理论提出了新的见解。并且，Cyt c与过渡金属之间直接的电子转移行为的发现将会拓宽过渡金属在氧化还原蛋白质光谱研究领域的应用。 此项研究工作得到了国家自然科学基金项目的资金支持。相关成果近期发表在杂志《Chemistry - A European Journal》上: Junbo Li, Weina Cheng, Xiaolei Wang, Haijing Zhang, Jin Jing, Wei Ji, Xiao Xia Han, Bing Zhao, “Electron Transfer of Cytochrome c on Surface-Enhanced Raman Scattering-Active Substrates: Material Dependence and Biocompatibility”. Chem. Eur. J. 2017, DOI: 10.1002/chem.201702307HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

近日，挪威科技大学与南开大学合作在Environmental Science & Technology上发表了题为“Identification of Poly(ethylene terephthalate) Nanoplastics in Commercially Bottled Drinking Water Using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy”的研究论文。研究合成了一种新型的表面拉曼增强光谱（SERS）衬底，该衬底可增强纳米颗粒的拉曼光谱信号，通过对不同粒径的聚苯乙烯（PS）纳米颗粒测试发现，粒径越小拉曼光谱信号增强因子越高。使用该SERS衬底，对经100 纳米滤膜过滤后瓶装水进行了检测，通过与标准谱图比对，发现瓶装水中的纳米塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，浓度高达108 个/毫升。全文速览微纳塑料作为新型污染物，引起了全球范围的广泛关注。而作为微纳塑料研究的基石，检测分析方法一直是该领域的重点和难点，尤其是粒径更小的纳米塑料。本研究合成了一种新型三角孔隙阵列SERS衬底，该衬底可增强纳米塑料的拉曼信号。通过对不同粒径（50，200，500，1000 nm）的PS纳米塑料测试，发现粒径越小，拉曼光谱信号的增强因子越高。对于50 nm的PS纳米塑料检测限为0.001%，约为1.5×1011 个/毫升。使用该衬底，检测了市售的瓶装水，瓶装水经100 nm滤膜过滤后，滴加在衬底上，可直接检测到拉曼光谱信号，经过与标准谱图的比对，发现为聚对苯二甲酸乙二醇酯，该塑料主要为瓶身材质，浓度约为108 个/毫升。该研究提供了一种快速且灵敏的纳米塑料检测方法。引言微纳塑料由于其独特物化性质，分析检测一直是微纳塑料研究领域的重点和难点。拉曼增强由于其可对小分子有机化合物以及纳米颗粒的拉曼光谱信号进行增强，近年来也逐渐应用于纳米塑料的检测。但目前关于SERS测试纳米塑料多集中于实验室内的加标样品，对于实际样品的检测的研究仍然很少。本研究通过合成一种新型的三角孔隙阵列衬底，测试了其对PS纳米塑料的增强效果，并检测分析了市售瓶装水中纳米塑料的赋存。图文导读阵列合成Figure 1. A schematic illustration of fabrication process for the triangular cavity arrays (TCAs). First, close-packed polystyrene (PS) nanospheres are self-assembled on a silicon substrate (i). A thin silver (Ag) film is deposited over the nanospheres (ii), which are then tape stripped away, leaving Ag nanotriangle arrays (iii). A gold (Au) film is then deposited over the entire substrate (iv). An adhesive epoxy is applied on the top of Au and then peeled off, transferring two metals Ag and Au sitting in a complementary arrangement side-by-side on epoxy (v). Simply removing of the Ag parts using chemically etching, revealed gold triangular cavity arrays as shown in (vi).图1展示了该拉曼衬底的合成示意图，首先将一层500 nm的PS纳米微球平铺在硅胶板上，然后在表面添加一层Ag，去除掉纳米微球后，形成了Ag纳米三角阵列，再添加一层150 nm的Au薄膜，之后添加一层粘合剂环氧树脂，在紫外线照射下固化后剥离掉带着两层金属的环氧树脂，再去除孔隙中的Ag后，形成最终的三角阵列衬底。阵列表征Figure 2. Scanning electron micrographs (SEMs) of the corresponding processing steps in Figure 1 to fabricate gold TCAs substrate: (a) Close-packed PS nanospheres that corresponds to step i in Figure 1 (b) Ag triangle arrays after removing of PS nanospheres that corresponds to step iii in Figure 1 (c) Top-view of morphology after depositing Au layer that corresponds to step iv in Figure 1 (d) Au TCAs arrays after removing of Ag parts that corresponds to step vi in Figure 1. Scale bar in a-d: 250 nm. (e) Patterned gold TCAs over large area, scale bar in e: 1 µm.图2为经过图1合成的衬底的扫描电镜图，分别表示了衬底在不同合成阶段的扫描电镜图。从图中可清楚的表明于实际合成的衬底与图1中的示意图完全吻合。PS纳米颗粒测试Figure 3. (a) Raman spectra of PS nanoplastics with different sizes on Au TCAs substrates at concentration of 1%. (b) Enhancement factor (EF) as a function of PS size. (c) Raman spectra of 50 nm PS nanoplastics with concentrations varying from 1% to 0.001% on TCAs substrates and on plain glass substrate at the concentration of 1% (control line). (d-g) Raman mapping images of 50 nm PS nanoplastics on Au TCAs substrates with different concentrations from 1% to 0.001%. Scale bar in d-g: 200 nm.图3展示了不同粒径的PS纳米微球的增强测试，在50、200、500和1000 nm四个粒径中，50 nm的PS微球增强因子最高，随着粒径增加，增强因子变低。此外，还对50 nm的PS微球的不同浓度做了分析测试，发现在0.001%仍可检测到清晰的信号，特征峰1003 cm-1的信噪比为88。瓶装水前处理Figure 4. (a) Schematic of sample preparation from commercially bottled drinking water. (b-d) SEM images of an extracted sample that drop-casted on a silicon wafer after drying under ambient conditions. Scale bar: (b) 300 µm (c) 5 µm (d) 200 nm.图4为瓶装水的处理过程和SEM结果。在采购瓶装水后，取100 mL过100 nm的滤膜，对过滤后的水样进行SEM检测，从图中可看出，在扫描电镜下，存在大量的颗粒物，经过不同倍数的放大，粒径小的可低至几十纳米。同时，采用去离子水做了过程空白对照，在扫描电镜下，无颗粒物检出，排除了实验过程中外部的污染。瓶装水检测Figure 5. (a)Schematic of sample preparation from bottled drinking water. (b) Raman mapping image of sample extracted from bottled drinking water on TCAs substrate. Scale bar: 500 nm. (c) Raman spectra of sample extracted from bottled drinking water on TCAs substrate (red line) and plain glass substrate (brown line), and PET film (purple line). (d) Finite track length adjustment (FTLA) concentration/size image for NTA of sample extracted from bottled drinking water on TCAs substrate: indicating mean size of nanoplastics is ca. 130.8 ± 58.0 nm.图5为瓶装水的拉曼检测结果，将过滤后的瓶装水直接滴加在衬底上，经过拉曼检测后，可鉴别出1620和1760 cm-1两个峰，与PET纳米塑料标准品和PET膜进行对比，可知瓶装水中的颗粒物为PET，在检测空白和过程空白中均无信号。此外，水样还进行了NTA测试，平均粒径约为88.2 nm（三个平行样品的平均值），浓度为1.66×108 个/毫升。小结通过合成新的SERS衬底，可实现对纳米塑料的拉曼信号的增强，纳米塑料的粒径越小增强因子越高，且该衬底的灵敏度高，可对过滤后的水样直接检测，同时还可重复使用。瓶装水的检测结果表明塑料瓶身是水样中纳米塑料的主要来源。

文献分享-基于表面增强拉曼光谱的便携式双层过滤装置对多种水源性病原体同时测定一、研究背景近些年来，由感染食源性致病菌所引发的重大安全事件时有发生，不断报道的食品中致病菌的残留问题使得人们对食品中致病菌的检测越发关注，各类致病菌的检测方法也层出不穷。该研究设计了一款带有SERS-Tag作为拉曼信号报告装置的便携式双层过滤设备可以快速识别、分离、浓缩和鉴定湖水中大肠杆菌0157:H7、金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特菌等多种水生病原体。每个SERS-Tag(与抗体结合的AuTag @ Ag)均由Au @ Ag纳米颗粒作为拉曼增强底物，吸附的拉曼报告染料(CVa, R6G和MB)产生特征性SERS信号以及特异性的抗体针对目标细菌。该过滤装置对注射器进行了一定的改造，使得其具有上孔过滤膜(孔径为30μm)(拦截膜)和下层过滤膜(孔径为200 nm(浓缩膜)。使用时推动受污染的湖水样品流通过双层过滤设备。在此过程中，沙粒，浮游生物和植物叶片等大物体被截留膜截留，而三种目标病原体可以被浓缩膜捕获并浓缩。从便携式设备上卸下浓缩膜后，通过上海如海光电便携式拉曼光谱仪可以同时对多个目标病原体进行测试。实验方法本文采用上海如海光电生产的SEED3000便携式拉曼光谱仪进行数据采集，通过上海如海光电提供的预处理算法进行光谱预处理。研究内容3.1 研究拉曼光谱和拉曼增强效应要检测多个目标，必须选择一组没有光谱间干扰的拉曼报告分子。由图4.2可知，AuCVa@Ag、AuR6G@Ag、AuMB@Ag信号强度分别比CVa、R6G、MB强的多，表明SERS-Tag具有强大的拉曼增强效果。3.2 浓缩膜的SEM表征为了验证浓缩膜的富集能力，在图4.4中通过SEM对湖水处理前后的浓缩膜进行了表征。在图4.4D中可以看到，许多小型SERS-TagCVa通过抗原抗体识别紧密紧密地分布在大肠杆菌0157:H7的表面上。该表征是有力证据证明该过滤装置可用于分离和浓缩目标病原体。3.3对单种细菌的测定性能调查经过以上研究和表征，我们首先用三种目标病原菌中的一种来测试过滤装置的细菌检测能力。测试结果表明，随着湖水中细菌浓度的增大，被吸附在浓缩上的细菌也越来越多，呈现明显的线性关系，结果如图4.6所示。随着大肠杆菌0157:H7浓度增加，在特征拉曼峰586cm-1、1501cm-1和1614cm-1处，定量检测1×101至1×106cfu的大肠杆菌0157:H7、金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特菌呈现较好线性关系，R2分别为0.9929、0.9942、0.9854，表明可以将被污染湖水与空白样品区分开来的最低浓度为1×101 cfu/mL，这足以检测实际生活时水中的水生细菌。3.4 对三种细菌的测定性能调查使用三种细菌共同污染了湖水样品，对污染后样品测试结果如图4.8所示，我们发现仍然可以检测到对应于三种目标细菌的特征性SERS峰。通过跟踪586cm-1、 1501cm-1和1613cm-1处的峰值强度，拉曼响应与已知的三种细菌的浓度成正比，表4.4中推导的细菌浓度与已知浓度的加标浓度进行比较得出的回收率也在可接受的范围内。同时也使用经典的基于MNPs的方法进行对比验证，电泳结果也验证了大肠杆菌0157:H7 (101 bp)，金黄色葡萄球菌(132 by)和单增李斯特氏菌(261 by)的PCR扩增，证明拉曼信号确实是由结合的纳米颗粒产生的在三种细菌的表面上。表明该设备可以耐受湖水环境，并同时进行多种水生病原体检测的SERS解码测定。文献来源SEED3000便携式拉曼光谱仪SEED3000广泛应用于食品安全、国防安全、珠宝鉴定、医药等需对原材料快速筛选、现场快速检测及物质分析鉴定等行业。结构简单，快速检测，可满足实验室、野外以及工业现场等多种实验场景。预留USB和串口通信， 方便多功能系统集成。SEED3000便携式拉曼光谱仪是一款高性价比的785nm小型拉曼光谱仪；结构简单，快速检测，可满足实验室、野外以及工业现场等多种实验场景。预留USB和串口通信， 方便多功能系统集成。便携式拉曼光谱仪广泛应用于食品安全、国防安全、珠宝鉴定、医药等需对原材料快速筛选、现场快速检测及物质分析鉴定等行业。产品特点◆ 高度集成，应用灵活，轻巧便捷，方便携带；◆ 可适配光谱范围在200cm-1～3000cm-1 ◆ 高稳定性，光谱响应稳定性2% @2hrs ◆ 高分辨率，分辨率最佳可达4 cm-1。

1月10日上午中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。习近平、李克强、王沪宁、韩正等党和国家领导人出席大会并为获奖代表颁奖。习近平总书记为最高奖获得者颁奖。　　由我司首席科学家田中群院士领衔，厦门大学任斌教授、李剑锋教授、吴德印教授，及我司技术总监刘国坤副教授等专家共同研究的“电化学表面增强拉曼光谱学研究”项目获国家自然科学二等奖。任斌、刘国坤作为获奖代表参加奖励大会。　　　　表面增强拉曼光谱(SERS)是基于表面等离激元共振(SPR)效应且具超高表面检测灵敏度的分子光谱。21 世纪前，学术界主流观点认为仅有金、银等少数金属的粗糙表面和纳米粒子体系具有SERS效应，因而该技术无法被广泛应用，这导致SERS 研究一度陷入低潮。　　项目团队迎难而上，系统发展非传统SERS 和电化学拉曼光谱实验和理论方法，显著拓展SERS 方法普适性，推进其应用和产业化，取得如下国际领先水平的创新成果：　　1、从实验和理论上系统证实过渡金属体系存在SERS 效应。在具有重大(电)催化应用背景的一系列铂族和铁族等过渡金属体系实现了SERS 效应，证明电磁场增强(特别是避雷针效应)为主要增强机理 发现了紫外光激发的SERS 效应 首次利用EC-SERS 深入研究与电催化过程密切关联的氢等弱拉曼信号分子体系的吸附行为 发展以金为内核、铂等过渡金属为壳层的核壳纳米粒子，实现了更具挑战性的过渡金属电极界面水结构的表征。奠定了我国在国际EC-SERS 领域的长期领先优势，并于2002 年获中国高校科学技术一等奖。　　2、发明壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)新技术，全面突破长期限制SERS 发展的材料和形貌普适性差的瓶颈。应用领域涉及电化学、催化、能源、材料、生命科学等。该技术被国际同行誉为“下一代先进谱学技术”，“开辟了光谱分析的新方向”。该“借力”策略和相关实验技术可被进一步拓展至表面增强荧光和非线性光学等谱学技术。自主研发以SERS 为核心技术的便携式拉曼光谱快检系统，成功实现其在食品和公共安全等领域的实际应用，为2017年厦门金砖会晤等国家级重大事件的食品安全工作提供重要技术支撑。　　普识纳米研发团队将会继续在拉曼领域努力探索，积极研究，贡献出自己的一份力量!　　延伸阅读　　国家自然科学奖是由中华人民共和国国务院设立，由国家科学技术奖励委员会负责的奖项，是中国五个国家科学技术奖之一，授予在基础研究和应用基础研究中，阐明自然现象、特征和规律、做出重大科学发现的公民。

仪器信息网讯 2014年7月28日，由HORIBA Scientific(Jobin Yvon光谱技术)主办的2014年第一届拉曼学院在上海大学开课，来自全国各科研院所、高校的老师、学生及HORIBA拉曼产品的代理商200多位代表参加。 　　在第二天的课程中，&ldquo 拉曼增强&rdquo 是提到的最多的一个词：为什么要增强、增强的手段和机理、增强的应用等。 　　大家都知道，自1974年Fleischmann 等人第一次在吡啶吸附的粗糙银电极上观察到表面增强拉曼散射(SERS)信号以来，SERS的研究得到了快速的发展。由于SERS克服了传统拉曼光谱与生俱来的信号微弱的缺点, 可以使得拉曼强度增大几个数量级。 　　基底的制备在拉曼增强的研究中起到至关重要的作用，在今天的报告中，厦门大学的任斌教授从基本的原理出发详细介绍了增强基元(增强基底或者针尖)的制备方法，可以说增强基元制备方法的每一次进步和革新对拉曼增强的研究来说都起到极大的推动作用。据介绍，从最初的电化学粗糙/沉淀、真空沉淀方法，到纳米粒子的合成（单分子SERS），SERS的研究取得了突破性的进展；之后，壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)的研究又进一步扩大了SERS的应用对象；此外，针尖增强拉曼光谱(TERS)技术提出后也引起了大家的关注，并在基础研究领域和工业应用领域得到了广泛的应用。 　　为了拓展SERS在表面科学中的应用，需要从没有或者只具弱SERS效应的非金、银、铜材料表面以及光滑甚至原子级平整的单晶模型体系获得拉曼信号。为了解决该问题，就需要借助金或银强的电磁场增强效应来增强非(弱)SERS活性材料表面物中的信号，这是一种&ldquo 借力&rdquo 的思维。厦门大学李剑峰教授课题组从&ldquo 借力&rdquo 的思维出发，发展了壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)技术。据介绍，该项技术具有很高的灵敏度，甚至只要将合成的具有超薄二氧化硅壳的金纳米粒子直接洒在待测样品的表面就可以达到预期的实验效果。 任斌 教授 报告：表面增强拉曼光谱和针尖增强拉曼光谱-从原理，实验方法到应用 李剑锋 教授 报告：表面增强拉曼光谱：从&ldquo 借力&rdquo 思维到壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱 　　作为一种强大的表面表征技术，TERS可以达到10nm的空间分辨率和检测灵敏度，而且可以同时得到表面的形貌信息和化学指纹信息。厦门大学的王翔博士在报告中详细介绍了针尖增强拉曼光谱的发展以及在材料、物理、化学和生命科学等领域的应用概况。 　　此外，国立台湾大学的王俊凯博士还介绍了基于二维表面等离基元基底的拉曼增强效应以及基于拉曼增强的快速临床微生物检测平台等相关的研究成果。(撰稿：叶建) 王翔 博士 报告：针尖增强拉曼光谱的发展和应用 王俊凯 博士 报告：（1）基于二维表面等离基元基底的拉曼增强效应 （2）基于拉曼增强的快速临床微生物检测平台

拉曼光谱能够不受各种溶剂的影响可靠地提供分子的结构信息。自1928年拉曼散射被Raman发现以来，该散射光线的光谱称为拉曼光谱，拉曼光谱技术因简便、快速、无损样品等特点，成为近年来发展最快、最有潜力的光谱分析技术之一。拉曼光谱技术包括共振拉曼光谱、傅里叶变化拉曼光谱、显微拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、激光共聚焦拉曼光谱等。1974年Fleischmann等发现的表面增强拉曼散射使痕量物质检测成为可能，表面增强拉曼光谱技术利用痕量分子吸附于Ag、Au等金属溶胶和电极表面，其拉曼光谱信号可增强104～106，克服了常规拉曼光谱法灵敏度低的缺点。表面增强拉曼光谱技术因其抗荧光干扰、灵敏度更高，获取的信息更多，目前对于表面增强拉曼光谱的研究主要集中在化学、材料分析、艺术品鉴别、医药分析等领域的定性定量分析，同时，拉曼光谱技术在食品、生物、天然产物领域的研究和应用也有广泛的开展，如食品非法添加鉴别、农残兽药的快速检测、有效成分分析等，在食品科学领域得到广泛关注。虫草素是来源于蛹虫草、洋葱、冬虫夏草等植物的核苷类抗生素，具有多种生物活性，如：抗炎、抗肿瘤、促生长、神经保护作用等。近年来表面增强拉曼光谱技术已开始应用于很多功效成分等的检测，但利用表面增强拉曼光谱技术研究食品中功效成分如虫草素等还未见报告。本研究利用拉曼光谱技术建立食用菌中虫草素这一特色功效成分的快速检测技术，期望能够为食品的品质评价、标准建立、产业升级以及深入开发利用提供技术保障。河北省食品检验研究院王一玮、张斌、张岩研究员、张兰天博士等利用表面增强拉曼光谱技术快速检测食品中虫草素。该团队建立并验证了一种表面增强拉曼光谱技术可快速检测食品中虫草素，具有高效快速、节约成本、操作简便等优点。拉曼基底的选择不同的拉曼基底对于其拉曼信号的强度有一定的影响，为了考察未添加拉曼基底、以金纳米胶体为拉曼基底、以银纳米胶体为拉曼基底对于拉曼光谱信号强度的影响，分别选取400 μL的金纳米胶体、银纳米胶体，将虫草素标准溶液的添加量设定为100 μL，然后采集添加不同拉曼基底下的拉曼光谱图。由图1可知金纳米胶体对虫草素的拉曼信号的增强效果要好于银纳米胶体，相比于银纳米胶体，金纳米粒子能够将自由空间中的光子波长集中起来，并聚集在其表面，使金纳米粒子周围具有较强的电磁场效应，进而增强虫草素的拉曼信号。金纳米胶体相比于不添加拉曼基底或添加银纳米胶体具有更好的增强效果，因此选作为最佳基底。图1 不同拉曼基底的虫草素拉曼光谱图A:未添加拉曼基底；B:金纳米胶体；C:银纳米胶体拉曼基底添加量的优化拉曼基底的添加量对于其拉曼信号的强度也有一定的影响，为了考察金纳米胶体的添加量对于拉曼光谱信号强度的影响，分别选取100、200、300、400、500 μL的金纳米胶体，将虫草素标准溶液的添加量设定为100 μL，然后采集不同拉曼基底添加量下的拉曼光谱图。由图2可知，随着金纳米胶体的添加量由100 μL增加到500 μL，质量浓度为1 000 mg/L的虫草素的拉曼光谱信号强度有所增强，但增强效果并不明显。因此在检测时不必添加过多的金纳米胶体，金纳米胶体添加量为200 μL即可。图2 不同拉曼基底添加量对虫草素拉曼光谱图的影响A:拉曼基底添加量为100 μL；B:拉曼基底添加量为200 μL；C:拉曼基底添加量为300 μL；D:拉曼基底添加量为400 μL；E:拉曼基底添加量为500 μL被测样品添加量的优化虫草素标准溶液的添加量对于其拉曼信号的强度也有一定的影响，为了考察浓度为1 000 mg/L的虫草素的添加量对于拉曼光谱信号强度的影响，分别选取0.5、1、5、10、100 μL的虫草素标准溶液，将金纳米胶体基底的添加量设定为200 μL，然后采集不同虫草素溶液添加量下的拉曼光谱图。结果如图3所示，当虫草素标准溶液的添加量从0.5 μL增加到5 μL时，虫草素的拉曼信号强度不断增加，当虫草素标准溶液的添加量超过5 μL时，虫草素的拉曼信号强度降低。产生这一现象的原因可能是由于当虫草素标准溶液的添加量适当增加时，虫草素与金纳米粒子之间的相互作用也会逐渐加强，虫草素晶体在金纳米粒子附近产生了聚集，合适的聚集条件会产生加强的拉曼信号，过多的虫草素标准溶液的添加，可能会将金纳米粒子基底冲散从而影响基底的等离子共振，从而造成拉曼信号的下降。因此虫草素的最佳样品添加量为5 μL。图3 不同样品添加量对虫草素拉曼光谱图的影响A: 样品添加量为 0.5 μL ； B: 样品添加量为 1 μL ； C: 样品添加量为 5 μL ； D: 样品添加量为 10 μL ； E: 样品添加量为 100 μL虫草素检出限的测定根据优化的最佳条件，最终确定了最佳合成和检测条件。取200 μL拉曼基底金纳米溶胶加入检测小瓶，再向检测小瓶中加入5 μL的待测样品，混匀后上机检测。虫草素的质量浓度分别为1、5、10、100 mg/L，测得拉曼光谱图如图4所示。由此看出，虽然虫草素浓度的降低使拉曼信号强度明显的下降、变弱，但是在1 mg/L低浓度下，仍然可以看出虫草素的主要特征峰。由此，虫草素的检出限为1 mg/L。图4 不同浓度的虫草素拉曼光谱图样品预处理方法优化不同样品预处理方法对于其拉曼信号的强度也有一定的影响，为了考察不同样品预处理方法对于拉曼光谱信号强度的影响，分别用水提取法、乙醇提取法、甲醇提取法、三氯甲烷与甲醇混合提取法处理两种蛹虫草样品，然后按最佳条件采集不同样品预处理方法下的拉曼光谱图。结果如图5、6所示，三氯甲烷提取法得到的样品拉曼光谱图强度和峰型均较好。图5 不同预处理得到蛹虫草1号样品的拉曼光谱图A:水提取法；B:乙醇提取法；C:甲醇提取法；D:三氯甲烷与甲醇混合提取法图6 不同预处理得到蛹虫草2号样品的拉曼光谱图SERS定性检测虫草素对质量浓度为100、200、250、500、1 000 mg/L的虫草素标准品待测液采用最佳方法进行检测得到的拉曼光谱图如图7所示，可以看到，不同浓度虫草素标准品均有较好的信号响应且峰形相似，(1 319 ± 3) cm-1、(1 469 ± 3) cm-1处有特征峰。图7 不同浓度虫草素标准品拉曼光谱图SERS检测实际样品中的虫草素以蛹虫草1号、蛹虫草2号为实际样品，按照三氯甲烷提取法进行实际样品的前处理，按最佳条件进行拉曼光谱检测。如图7、8所示，拉曼光谱检测有虫草素的特征峰（1 319、1 469 cm-1），为了验证结果的正确性，进行了高效液相色谱法的验证，如图10、11所示，证实了实际样品中含有虫草素，进一步了验证所建立方法与拉曼基底的实用性，因此此实验方法具有实际应用性。图8 虫草素标准溶液与蛹虫草1号样品的拉曼光谱图A：质量浓度为1 000 mg/L的虫草素标准溶液；B：经三氯甲烷提取法得到的蛹虫草1号样品图9 虫草素标准溶液与蛹虫草2号样品的拉曼光谱图A：质量浓度为1000 mg/L的虫草素标准溶液；B：经三氯甲烷提取法得到的蛹虫草1号样品图10 蛹虫草1号样品的高效液相色谱图图11 蛹虫草2号样品的高效液相色谱图将三氯甲烷提取技术与表面增强拉曼光谱分析法结合，实现从复杂的样品基质中将目标物提取出来，再利用表面增强拉曼光谱对于目标物灵敏和快速检测分析的特性，检测食品中的虫草素并绘制出拉曼光谱图。实验以虫草素作为目标物，金纳米胶体为拉曼基底，对实验条件的优化得到最佳的实验条件为：金纳米胶体最佳添加量为200 μL；虫草素样品添加量为5 μL，最优条件下的虫草素的最低检出限为1 mg/L。将所建立的SERS检测方法对两种蛹虫草实际样品中的虫草素进行了检测，该SERS检测方法都能检出虫草素，且该法操作简便，检测时间短，因此SERS具有很好的实际应用性和应用前景。

在成功实现针尖增强拉曼光谱（TERS）技术的15年后，HORIBA Scientific 和 AIST-NT 合作完成了 TERS 的整套解决方案，将其推向了一个全新的层面。TERS 技术不只是进行所谓的单点测量，更能够完成一个 TERS 扫描成像，收集到成千上万个像素点的拉曼光谱，而且一个完整成像采集时间一般小于10分钟。文中我们采用了HORIBA & AIST 的 Nano Raman 团队在2015年获得的结果，来展示TERS在纳米尺度上的化学成像，并由HORIBA Scientific的全球产品经理Marc Chaigneau 博士进行了讲解。图1采用XploRA Nano系统和镀金的TERS针尖，对单根碳纳米管进行纳米级的化学成像，其空间分辨率达到了8nm。扫描发现在绿色区域D峰（缺陷峰）产生明显的增强，该位置的空间分辨已经接近晶格缺陷尺寸（扫描步长为1.3nm）。“TERS的空间分辨率获得如此惊人的进步主要归功于NanoRaman系统光学耦合部件的稳定性和SmartSPM型号AFM的高频扫描器，能够远离噪声的干扰。”图1：单个碳纳米管的TERS成像，空间分辨率小至8nm， 1.3nm步长（75×75点,每点采集时间为100ms）从氧化石墨烯的TERS成像中发现，其褶皱位置与镀银的AFM-TERS针尖具有很强的相互作用，见图2（绿色：G峰强度分布，红色：有机物残留的C-H振动峰强度分布）。与普通远场拉曼信号相比，针尖将信号增强了大概2×106倍。并且通过进一步计算D/G的强度分布，可以表征样品上缺陷的局部变化。“这么好的拉曼增强效果要归功于Ag针尖的强等离子体共振；而且好消息是，由于保护层的加入，Ag针尖的寿命已经延长到了数周。”图2 左：氧化石墨烯D峰的TERS成像 右：褶皱位置（红色和蓝色）、平坦位置（绿色）和薄片外的单点TERS谱图 脉冲力刻蚀技术” （NanoRaman系统的一种纳米刻蚀模式）可以利用单晶金刚石针尖在单层氧化石墨烯上点压出所需的图案。我们在氧化石墨烯表面压印出了15nm尺寸大小的“TERS”字母，并发现在刻划位置的TERS信号显著增强。“得益于SmartSPM针尖调谐和准直的全自动化，使得我们即使在进行纳米刻蚀后更换为TERS针尖，也能够找到原来的测试区域。”图3：金膜上单层氧化石墨烯刻蚀字图的D峰强度TERS成像，尺度15nm为了将TERS应用于其他2D材料，应用团队对机械剥离的MoS2样品进行了TERS成像。从中发现，使用AFM-TERS针尖，MoS2的A1g和A2u振动模式强度有明显的提升（图4），而且采用DualSpec模式，能够采集到近场信号和远场信号并进行差谱处理。 “同样，由于AFM-TERS针尖的不断发展，尤其是镀银针尖，为新一代2D材料的TERS表征打开了一扇门。高增强因子使之前难以观察到的纳米尺度的拉曼振动模式变得清晰可见，同时DualSpec模式可以帮助我们完成每一个点的远场信号扣除。”图4 左：MoS2 408cm-1拉曼峰（A1g模式）的TERS成像 右：边缘及刚脱离边缘位置的TERS图谱图5展示了沉积在金基底上C60和C70富勒烯的TERS成像，并清晰地表现出某些位置具有单一的C60或C70的拉曼谱图。与单层的C70富勒烯区域的TERS成像对比，我们能够进一步确认在大气环境中完成了AFM模式下的单分子测试。“单分子灵敏度是每一个光谱学家的终目标！之前单分子的TERS检测已经在超高真空超低温的STM设备上实现了，但是如果TERS要成为一种大众化的检测技术，整套设备的安装和操作必须简单，成本也必须降低。由此来看，我们的应用团队在大气环境中得到了清晰地单分子测试结果，意义是非常大的。”图5：左：沉淀在金膜上的氧化石墨烯以及C60、C70富勒烯的TERS成像（每行128点，采集时间：每点80毫秒）。右： C60和C70混合位置谱图（绿色）以及单一成分的谱图（蓝色-C60，红色-C70）

01导读拉曼光谱和红外光谱是 最 重 要 的分析化学方法之一，可提供待测体系的化学键等关键结构信息。然而，它们应用于材料和生物体系的表面化学分析时，常面临着灵敏度偏低的瓶颈。四十余年来，人们持续致力于突破该瓶颈，推动相关技术的应用和产业化。近日，厦门大学田中群教授课题组回顾了拉曼和红外光谱技术的发展历程，系统性论述了表面增强拉曼散射光谱和表面增强红外吸收光谱的三种物理机制：等离激元效应、避雷针效应和耦合效应。从拉曼和红外光谱的基本原理和实际案例出发，提出了进一步提高拉曼和红外光谱的表面检测灵敏度的策略，即宏观光学系统与微纳光学衬底之间多尺度耦合，最 后讨论了将宏观光学-微纳衬底间的高效耦合拓展到亚纳米分子尺度的可能性，展望了更多种形式的多尺度光耦合策略。图1 SERS和SEIRA光谱灵敏度提高的策略与实践：从微纳结构衬底设计到光学设计。02研究背景拉曼光谱和红外光谱技术的里程碑式进展如图2所示，时间轴上、下分别为拉曼光谱和红外光谱技术。从发展历程可见：（1）1800-1974年主要集中在基本测试仪器和方法，从无到有地建立拉曼和红外及其衍生光谱技术；（2）1974-2010年则在已有测量仪器基础上，从无到有建立起表面增强拉曼和表面增强红外光谱方法；（3）1997年至今的表面增强拉曼和表面增强红外光谱逐渐提升为单分子水平。由此可见拉曼和红外光谱技术的灵敏度在不断提升，而其蕴含的发展驱动力是由痕量甚至是单分子水平待测样品的实际需求所诱发的。如何提升拉曼和红外光谱的检测灵敏度，是具有 重 大 挑战性的科学问题和技术难题。图2 拉曼光谱、红外光谱、及其衍生技术的的里程碑式进展节点，时间轴上、下部分别为拉曼和红外光谱技术。2.1 SERS和SEIRA的增强机理表面增强拉曼光谱（SERS）和表面增强红外吸收光谱（SEIRA）主要基于电磁场增强机制。SERS和SEIRA电磁场理论的核心在于借助光和金、银等纳米结构的相互作用，增强纳米结构表面狭小区域内的光电场（也称近场）。该狭小区域也称为“热点”。处于热点中的待测分子的光散射和光吸收截面都被增强，如图3所示。图3 SERS和SEIRA的电磁场增强原理。a是分子的Raman散射及拉曼光谱。b是吸附于金属纳米球表面分子的SERS的两步增强机理。c是SERS光谱的数据处理。d是分子的红外吸收及红外光谱。e是吸附于金属纳米棒表面分子的SEIRA的一步增强机理。f是SEIRA谱的数据处理。热点内的局域电场的强度与分子的光吸收/散射效率直接相关。提高SERS和SEIRA增强衬底表面热点内局域电场强度是SERS和SEIRA技术发展的关键难题。SERS和SEIRA增强衬底可划分为非耦合型增强衬底和耦合型增强衬底两大类。非耦合型增强衬底，如单个纳米粒子、金属膜以及非金属表面的金属探针等，通常只支持局域表面等离激元、传播表面等离激元和避雷针效应中的一种机制。非耦合增强衬底的局域场增强因子较小，通常小于5个数量级，是研究局域场耦合的模型结构。耦合型增强衬底，特别是具有纳米间隙或者纳米尖端结构的增强衬底，分子拉曼散射和红外吸收信号会得到显著增强，检测灵敏度可达单分子水平。典型的耦合型增强衬底结构有纳米颗粒-纳米颗粒二聚体（dimer）、寡聚体结构（oligomer）、阵列结构（array）、蝴蝶结（bow-tie）结构，和金（或银）扫描探针-金（或银）衬底耦合结构等，如图4所示。图4 SERS和SEIRA典型结构。a-f为SERS衬底结构，g-i为SEIRA衬底结构。其中a和g为局域表面等离激元纳米结构，c和i为传播型表面等离激元纳米结构，e为支持避雷针效应的针尖纳米结构。b、d、f、h和i为不同形式的等离激元耦合纳米结构衬底。除了提高衬底的局域电场强度，SERS衬底在应用中还存在衬底普适性低和信号重现性不足的难题。壳层隔绝纳米颗粒增强拉曼光谱（SHINERS）是克服这一难题的强有力的创新方法，在材料表面化学分析中已发挥出独特的技术优势和巨大的实际应用效能。SHINERS技术的关键是制备超薄介质壳层包覆的金（或银）核的核壳结构纳米颗粒，其中壳层材质如SiO2、Al2O3等具有绝缘性和化学惰性，既避免了分子吸附于金（或银）核表面产生干扰信号，又减小了纳米颗粒和待测衬底发生烧融的概率，提升了体系稳定性。借助SHINERS中金（或银）核与待测金属材料衬底的耦合作用，金属衬底上吸附分子的拉曼信号得到显著放大，例如，实现了对不同晶面Au、Pt等金属单晶上痕量电催化中间产物的识别，为揭示相关电催化反应的路径和机制提供了关键证据（图5）。图5 用于表面分析的SHINERS技术。a 衬底表面的SHINERS粒子示意图。b 吸附在Au(111)、Au(100)和Au(110)表面的吡啶分子的SHINERS光谱。c SHINERS实验示意图。电磁场强度由颜色代表，红色（强）和蓝色（弱）。d SHINERS粒子的TEM成像和Pt衬底表面的3D-FDTD模拟。e 在氧气饱和的0.1 M HClO4中的ORR过程三个旋转环盘Pt单晶电极上的极化曲线。转速为1600转/分，扫描速率50 mV/s。坐标轴j和E分别代表电流密度和电极势。f 变电位条件下Pt(111)电极表面的ORR测试的EC-SHINERS光谱。类似壳层隔绝技术的核-壳结构构筑策略也适用于SEIRA技术。由金壳层和介质内核构筑的阵列SEIRA增强衬底不仅在近红外区有等离激元响应，在中红外区也显示出宽光谱共振响应。如图6所示，位于近红外区域的等离激元响应源自于单个纳米壳结构的多极等离激元共振，而位于中红外区域的宽谱响应带则源自多粒子结构的偶极共振耦合。耦合纳米结构是提高SERS和SEIRA衬底表面增强性能的有效方式，通过耦合效应可将衬底拓展为SERS和SEIRA同时响应的衬底。图6 多个纳米粒子耦合同时用于SERS和SEIRA虽然基于上述耦合纳米结构的SERS和SEIRA或SEIRA衬底，如单个SHINERS粒子、TERS探针、单根SEIRA棒和

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。

80年代初，中国就开始了表面增强拉曼(SERS)的相关研究工作。近几年越来越多的课题组踏入这个领域，几乎呈指数增长。据悉，仅就&ldquo 表面增强&rdquo 一个关键词搜索，每年发表的相关学术论文已经达到2000多篇。 　　在SERS的研究领域，有很大一部分人是做材料合成的，他们的论文通常只是证明合成的材料有表面增强拉曼的性质，然后很多就此打住，转战新的材料 但是有一部分人却执着耕耘在SERS体系的方法和机理的研究，厦门大学的任斌教授就是这其中的一位。 　　2014年7月29日，在HORIBA拉曼学院活动中，任斌教授的报告从原理、实验方法到应用等各方面给大家呈现了SERS和针尖增强拉曼光谱(TERS)的发展历史和最新技术进展。虽然在这个领域，任斌教授的课题组已经是引领者之一，但是他依然对每一个报告都认真地聆听、学习，为学术的探讨而&ldquo 刨根问底&rdquo &hellip &hellip 　　2014年中国化学会第29届学术年会，任斌教授8月4日深夜抵京， 8月5日上午接连赶作两场报告，笔者亲眼见到他背着电脑赶到会议室，站在后排等着做报告。一场报告之后，收拾起背包，又赶到下一个会场&hellip &hellip 甚至嗓子都哑了，下午还要主持会议，接着晚上还要离京赶去参加在德国举行的国际拉曼光谱大会。如此的敬业精神让笔者为之感叹! 　　尽管行程如此繁忙，会议间隙，任斌教授还是抽时间接受了仪器信息网编辑的专访。虽然采访时间有限，但是任斌教授传递给我们的是一份科研者的严谨和执着。 厦门大学任斌教授 　　我国SERS领域的研究&ldquo 持续升温&rdquo 　　1928年，印度物理学家拉曼(Raman)首次在实验中观察到拉曼散射光，并因此荣获了1930年的诺贝尔物理学奖。虽然在1928年到1945年之间，拉曼光谱在物质结构的研究中发挥了重要的作用，但信号弱这个与生俱来的缺点在很大程度上限制了其在各方面的应用。直到，1974年，Fleischmann 等人第一次在吡啶吸附的粗糙银电极上观察到SERS信号。由于表面增强效应可以使拉曼强度增大几个数量级，提供了极高的表面检测灵敏度，为人们刻画了很好的应用前景，在国际上很快就掀起了SERS研究的热潮。 　　据任斌教授介绍，80年代初，SERS发展的初期，中国就已经有科学家开始SERS的工作。比如，当时物理所的张鹏翔老师、苏州大学的顾仁敖老师等，其中顾仁敖老师还专程去纽约学习SERS的相关知识。 　　1987年，田中群老师回国之后，在厦门大学开始电化学体系和过渡金属体系的SERS研究。 　　从物理所出来的老师分散到全国各地，推动了全国不同地域的SERS研究 从田中群老师课题组，吉林大学的赵冰和徐蔚青老师课题组毕业或进修后的研究人员，推动了国内的SERS研究，形成了今天规模，并在国际上占据了重要的一席之地。 　　从SERS研究人员的领域分布来看，物理领域的研究者开始日益减少，而化学和生物医学方面的SERS应用研究的人员比例则在不断增加。厦门大学、吉林大学、苏州大学、中科院物理所等成为该领域具有重要影响力的单位。 　　任斌教授介绍到，&ldquo 近年，国际上从事SERS研究的人员几乎呈指数增长。今年只是以&lsquo 表面增强&rsquo 的关键词去搜索，一年已经有2000多篇文章，这已经是一个非常大的研究领域了。&rdquo 　　据介绍，国内外都有一些重要的学术会议为SERS人员提供了重要的交流平台。比如两年一次的全国光散射学术会议和国际拉曼光谱大会，SERS都是其中最大的分会。四川大学将主办2015年的全国光散射学术会议，今年的国际拉曼大会(ICORS)已经在德国耶拿召开，规模将达到900多人。任斌教授将专程前往参加。 　　SERS研究的&ldquo 热点&rdquo 不等于&ldquo 关键点&rdquo 　　近年来，SERS领域的研究&ldquo 如火如荼&rdquo 。任斌教授说，现在SERS领域最重要的研究方向是SERS基底的制备。从最初的电化学粗糙/沉淀、真空沉淀方法，到纳米粒子的合成。随着纳米科学的发展，人们可以精巧的控制纳米结构的组成、形状、大小，并能有序的对其进行组装。得益于此，利用SERS人们获得了单分子的检测灵敏度，取得了突破性的进展。最近，壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)的研究进一步拓宽了SERS的应用领域。同样利用表面等离激元增强原理的针尖增强拉曼光谱(TERS)技术因其高空间分辨率也得到了迅猛的发展。这些进展进一步推动了SERS技术在基础研究和工业应用领域的广泛应用。 　　SERS的另外一个研究热点是在高灵敏分析中的应用，涉及其在食品安全、环境、公共卫生等领域的分析应用研究。 　　不过，&ldquo 热点不等于关键点，&rdquo 任斌教授说，&ldquo SERS研究的关键在于如何通过对机理和机制的研究，发展方法，提高其重现性、可靠性。&rdquo 据介绍，在光散射专业委员会的组织下，每年在国内都召开一次小规模的SERS研讨会，专门讨论SERS领域存在的挑战性和亟待解决的关键问题。 　　&ldquo 从我个人理解，我认为SERS用于定量分析还有很远的路需要走，因为还没有什么技术可以保证SERS定量分析的可靠性。现在确实有些报道表明在一个很小的浓度范围内可以获得不错的线性相关系数，但要解决定量问题，必须严格按照分析方法的标准程序去做。要成为标准方法需要进行各方面的验证，比如不同的样品、不同批次的同类样品、不同的体系、有无干扰的情况下是否都可以得到可靠的结果。否则，研究工作只能停留于文章，难以得到实际应用。&rdquo 　　&ldquo 定量分析，一直是SERS领域一个挑战。谁要真正解决了定量的问题，他也就发财了。&rdquo 任斌教授开玩笑地说。 　　接着他分析到，&ldquo 纳米材料不同位点的增强效应不同，粒子靠近，耦合和增强效应就强，反之就弱。因此，SERS的定量分析首要的挑战是解决增强基底的均一性和可靠性。&rdquo 　　&ldquo 另外还有一个关键问题是检测方法的选择性。如果没有优异的选择性，无法应用于实际复杂的体系。拉曼得到的是分子自身的指纹信息，所有的接近SERS基底的分子都被增强。正因如此，在复杂体系中也将获得大量相互干扰的信息，甚至于受其他分子竞争吸附的影响，无法获得待测分子的信号。因此，必须发展方法，只让待测物质富集到表面进而被检测到。&rdquo 　　除此之外，还有一个&ldquo 有效期&rdquo 的问题，任斌教授说，&ldquo 如果合成的增强试剂放置一段时间就&lsquo 变质&rsquo 了，再高再均一的增强衬底都没有意义。&rdquo 　　&ldquo 对于基底制备及其&lsquo 有效期&rsquo ，目前还没有任何标准，标准委这边也还处在让大家提建议的阶段。&rdquo 　　显然SERS领域还存在不少问题，但是也正是因为如此，说明这个学科充满活力，还有很多事情可以做。&ldquo 如果解决了以上的问题，SERS将来会非常有用，可以说原来荧光能用的领域，SERS基本都可以用。&rdquo 任斌教授说。 　　SERS基底的产业化很难 　　国外已经有商品化的SERS基底和增强试剂，而国内这方面还有一定的距离。虽然很多课题组都在研究SERS在不同领域的应用，但是绝大多仅限于实验室研究阶段，是针对某一个样品在某一个特定条件或者环境下的使用。 　　据任斌教授介绍，2011年起，为了促进等离激元增强拉曼光谱(PERS)的应用，田中群院士领衔的仪器研发及应用项目所研发的壳层隔离纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)粒子已经在销售。从文献中，虽然看到国内个别单位声称已经获得很好的增强衬底，但是目前还没有看到很好的实际应用实例和产品。 　　对于国内SERS基底的产业化，任斌教授说&ldquo 挑战仍在&rdquo ，接着他分析了原因： 　　&ldquo 目前商品化的SERS基底虽然均一性较好，但增强效应普遍较弱，不能发挥SERS独特的优势。另外，使SERS基底对目标检测物具有极高的选择性是考察SERS基底的一个重要的指标。&rdquo 据悉，目前PERS项目组，已经在对SHINERS粒子进行功能化的修饰，已经进入实际样品分析阶段，但也还未到产业化阶段。 　　&ldquo SERS基底产业化的难度在于基底不同位点间增强效应的差别可以达几个数量级，这就要求SERS基底的产业化制备过程中能够实现均匀性的高度可控。目前还没有一个完美的方法可以获得高增强效应均匀性的衬底，这仍是SERS领域的挑战性的课题，目前仍有不少的人在努力。&rdquo 　　手持式拉曼光谱仪的未来命运与SERS基底&ldquo 休戚相关&rdquo 　　拉曼光谱仪曾经是科研实验室中的高端仪器，其价格也曾经&ldquo 高不可及&rdquo 。目前，单波长的共聚焦显微拉曼光谱仪器的价格已经降到了百万元以内，也已经在科研机构、分析检测中心和重要的企业得到了广泛的应用，但是离真正的普及还有一定的距离。手持式拉曼光谱仪由于其使用方便，价格便宜而受到不少单位的青睐，特别在公安、海关、考古等单位得到实际应用。在HORIBA拉曼学院中很多老师介绍了便携式拉曼仪器的应用以及未来的发展。 　　&ldquo 手持式拉曼未来市场巨大，&rdquo 任斌教授介绍到，&ldquo 手持式拉曼仪器的灵敏度远低于大型共聚焦拉曼仪器。因此，便携仪器应用通常局限于一些纯样品的检测，对于浓度较低的样品的检测还比较困难。目前的应用领域也比较局限，如毒品检测等。而对于很多涉及国计民生的浓度比较低的复杂样品的检测，如果没有SERS增强效应几乎是不可能完成。我相信，随着针对便携仪器的SERS应用方法的发展，手持式拉曼光谱仪将迎来其&lsquo 春天&rsquo 。&rdquo 　　如此看来，手持式拉曼光谱仪未来的应用前景与SERS的进展&ldquo 休戚相关&rdquo 。任斌表示，手持式仪器的技术门槛较低，国内与国外的研发水平差别已经很小了，最终应用将决定于增强源，没有增强源这台仪器几乎就&ldquo 废&rdquo 了。 采访编辑：叶建 　　任斌教授个人简历 　　厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室副主任(2010-) 　　福建省闽江学者特聘教授(2009-) 　　厦门大学教授 (2004-) 　　德国 Fritz-Haber 研究所，洪堡学者，访问学者 (2002-2003，2004) 　　美国纽约市立大学化学系访问学者(1997-1998) 　　厦门大学博士(1998) 　　厦门大学学士(1992) 　　研究兴趣 　　针尖增强拉曼光谱 表面增强拉曼光谱、应用和理论 等离激元光子学，纳米光学 拉曼和电化学技术在生物体系中的应用 界面电化学和光谱电化学。 　　课题组最新的研究进展 　　1. Label-free detection of native proteins by surface-enhanced Raman spectroscopy using iodide-modified nanoparticles. Li-Jia Xu, Cheng Zong, Xiao-Shan Zheng, Pei Hu, Jia-Min Feng and Bin Ren*, Anal. Chem., 2014,86(4), 2238&ndash 2245. 　　2. Activation of oxygen on gold and silver nanoparticles assisted by surface plasmon resonances. Yi-Fan Huang, Meng Zhang, Liu-Bin Zhao, Jia-Min Feng, De-Yin Wu*, Bin Ren* and Zhong-Qun Tian, Angew. Chem. Int. Ed, 2014,53(9), 2353&ndash 2357. 　　3. Probing the location of hot spots by surface-enhanced Raman spectroscopy: toward uniform substrates. Xiang Wang, Mao-Hua Li, Ling-Yan Meng, Kai-Qiang Lin, Jia-Min Feng, Teng-Xiang Huang, Zhi-Lin Yang* and Bin Ren*, ACS Nano, 2014,8(1) 528&ndash 536. 　　4. Revealing the molecular structure of single-molecule junctions in different conductance states by fishing-mode tip-enhanced Raman spectroscopy. Zheng Liu, Song-Yuan Ding, Zhao-Bin Chen, Xiang Wang, Jing-Hua Tian, Jason R. Anema, Xiao-Shun Zhou, De-Yin Wu, Bing-Wei Mao, Xin Xu, Bin Ren* and Zhong-Qun Tian, Nature Commun, 2011,2, 305.

2021年，《高分子学报》邀请了国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写从基本原理出发的高分子现代表征方法综述并上线了虚拟专辑。仪器信息网在获《高分子学报》副主编胡文兵老师授权后，也将上线同名专题并转载专题文章，帮助广大研究生和年轻学者了解、学习并提升高分子表征技术。在此，向胡文兵老师和组织及参与撰写的各位专家学者表示感谢。更多专题内容详见：高分子表征技术专题高分子表征技术专题前言孔子曰：“工欲善其事，必先利其器”。 我们要做好高分子的科学研究工作，掌握基本的表征方法必不可少。每一位学者在自己的学术成长历程中，都或多或少地有幸获得过学术界前辈在实验表征方法方面的宝贵指导！随着科学技术的高速发展，传统的高分子实验表征方法及其应用也取得了长足的进步。目前，中国的高分子学术论文数已经位居世界领先地位，但国内关于高分子现代表征方法方面的系统知识介绍较为缺乏。为此，《高分子学报》主编张希教授委托副主编王笃金研究员和胡文兵教授，组织系列从基本原理出发的高分子现代表征方法综述，邀请国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写。每篇综述涵盖基本原理、实验技巧和典型应用三个方面，旨在给广大研究生和年轻学者提供做好高分子表征工作所必须掌握的基础知识训练。我们的邀请获得了本领域专家学者的热情反馈和大力支持，借此机会特表感谢！从2021年第3期开始，以上文章将陆续在《高分子学报》发表，并在网站上发布虚拟专辑，以方便大家浏览阅读. 期待这一系列的现代表征方法综述能成为高分子科学知识大厦的奠基石，支撑年轻高分子学者的茁壮成长！也期待未来有更多的学术界同行一起加入到这一工作中来.高分子表征技术的发展推动了我国高分子学科的持续进步，为提升我国高分子研究的国际地位作出了贡献. 借此虚拟专辑出版之际，让我们表达对高分子物理和表征学界的老一辈科学家的崇高敬意！拉曼光谱技术在高分子表征研究中的应用Application of Raman Spectroscopy in the Characterization of Polymers作者：袁媛，王梦梵，曲云菲，张泽军，张建明作者机构：青岛科技大学高分子科学与工程学院 橡塑材料与工程教育部重点实验室,青岛,266042 北京化工大学 碳纤维及复合材料教育部重点实验室,北京,100029 北京航空航天大学化学学院,北京,100191作者简介：张建明，男，1973年生. 山东省泰山学者特聘教授，博士生导师. 2003年毕业于中科院化学所并取得博士学位，师从著名的光谱学家沈德言先生. 自2009年1月起在青岛科技大学工作. 研究方向为高分子凝聚态结构及其相变行为、生物质纳米材料制备及功能复合材料构筑，已发表SCI学术论文130余篇，所发论文被引6000余次，H-指数为38，获批中国发明专利20余件. 先后获日本JSPS博后奖、德国洪堡资深学者、山东省泰山学者、山东省杰出青年、山东省自然科学二等奖及中国石化联合会青年科技突出贡献奖等荣誉或奖励.摘要拉曼光谱作为一种强大的工具，被广泛应用于聚合物结构的表征. 随着共振拉曼光谱、扫描角度拉曼光谱、高分辨率拉曼成像、极化拉曼光谱、表面增强拉曼散射等拉曼技术的迅速发展，拉曼光谱的应用范围不断扩大. 本文首先介绍了拉曼光谱设备的基本原理和组成，总结了拉曼技术的实验技巧和数据处理中需要注意的问题，讨论了红外光谱和拉曼光谱的区别，在此基础上，综述了近十年来拉曼技术在聚合物结构表征领域的最新应用和研究进展. 其应用包括以下六个方面：高分子链的构象、聚合物的聚集状态、聚合物结晶度的计算、高分子链的取向、外场作用下的结构转化、高分子共混物化学或物理成分的识别. 最后，对拉曼光谱在聚合物研究中的发展进行了展望. 希望本文能够对试图从拉曼光谱中获取聚合物结构信息的学者有所帮助.AbstractAs a powerful tool, Raman spectroscopy is widely used in the characterization of polymer structures. Along with the rapid development of Raman technology such as resonance Raman spectroscopy, scanning angle Raman spectroscopy, high-resolution Raman imaging, polarized Raman spectroscopy, and surface-enhanced Raman scattering, the application range of Raman spectroscopy has been continuously extended. In this paper, we first introduced the basic principle and the composition of the Raman equipment, and then we summarized the experimental skills of Raman technology and the issues that need attention in data processing. The difference between the infrared spcectroscopy and the Raman spectroscopy was discussed. Afterwards, we reviewed the latest applications and research progress in the fields of polymer structure characterization by using Raman technology in recent decade. The applications include the following six aspects: the macromolecular chain conformation, the aggregation state of polymers, the calculation of the polymer crystallinity, the macromolecular chain orientation, the structural transformation under the external fields, and the identification of the chemical or physical composition in polymer blends. Last, the development of Raman spectroscopy in polymer research was prospected. It is hoped that this review could be helpful for the one who tried to obtain the information about the polymer structure from Raman spectroscopy.关键词拉曼光谱  结构表征  原理  应用KeywordsRaman spectroscopy  Structure characterization  Principle  Application 拉曼散射现象是由印度科学家Raman于1928首先发现并报道的，但拉曼散射信号只相当于瑞利散射百万分之一，在拉曼散射现象被发现之初由于没有足够功率的光源而并未被广泛的应用. 近半世纪以来随着激光光源以及显微技术在拉曼光谱仪中的应用，拉曼光谱迸发出了旺盛的生命力.拉曼光谱与红外光谱同属分子振动光谱，但其原理与红外光谱截然不同. 如今拉曼光谱在高分子领域中已经有广泛的应用，包括分子链构象、取向、结晶度等方面的研究等. 本文在结合拉曼基本原理及实验技巧的基础上，总结了近年来拉曼光谱在高分子表征中的最新研究进展.1基础原理1.1光的散射当光线遇到分子时，绝大部分的光子(多于99.999%)都会发生弹性散射(即瑞利散射)，瑞利散射具有与入射光相同的波长. 然而，少部分的光子(少于0.001%)会发生能量(频率)偏离的非弹性散射(即拉曼散射). 光散射过程可以用量子力学进行描述，如图1所示，当一束光照射到某体系时，体系中粒子吸收光的能量而被激发，从而发生能级跃迁过程，同时辐射出散射波. 不同的跃迁方式决定了不同的散射类型，例如(拉曼)斯托克斯散射、瑞利散射、(拉曼)反斯托克斯散射(高分子样品测试中常用的拉曼散射范围)[1~7]. 在拉曼测试过程中，经常也会出现荧光信号，与拉曼散射不同，荧光过程中粒子被激发至能量更高的电子能级而非拉曼散射中的虚态. 因此短波长比长波长激光更易产生荧光效应.Fig. 1Quantum mechanics description of Rayleigh, Raman scattering and florescence.1.2拉曼散射与拉曼光谱1.2.1拉曼散射的基本原理假设一束频率为v0的光照射在一个分子上，分子中电子会被入射光的电场激发做受迫局域运动而出现极化现象，产生电偶极矩，假设入射光电场可以表示为:式中E0为光电场的振幅，则由于分子运动所产生的偶极矩可以表示为:式中α为极化率，极化率的变化是分子的核外电子云受外部电场诱导而产生的(通过平衡位置两边的)形变而导致的.如果分子的极化电场所释放出的光与入射光频率相同，则把这种散射过程称为瑞利散射. 而如果α被分子的振动所调制(modulated)，则α可以展开为关于振动简正坐标q的级数:q由以下公式得出:则有:以上公式表明在当前情况下频率为(v0±vk)的(拉曼)散射会与频率为v0的瑞利散射同时出现. 某一分子振动为拉曼散射活性的前提条件为(∂α∂q)0的值不为0，也就是说分子的极化率随分子振动而改变[8,9].如图2所示，假设频率为v0电场(入射光)可以诱导分子的偶极矩P产生同频率(v0)的振动. 如果此时分子极化率具有随时间变化的极低频的振动vm，那么经过以上2种不同频率的振动调制后的散射光将包含3种不同频率的光，分别为v0(瑞利散射)、v0+vm(反斯托克斯散射)、v0-vm(斯托克斯散射). 反之如果分子的振动不能使极化率产生低频振动，则不会有调制的出现，进而不会出现拉曼散射效应[8,10].Fig. 2Schematic representing of Rayleigh and Raman scattering: (a) the incident radiation makes the induced dipole moment of the molecule oscillate at the photon frequency (v0) (b) the molecular vibration can induce the polarizability,α,to have a frequency ofvm the result as shown in (c) is an amplitude modulated dipole moment oscillation,and three components with steady amplitudes which can emit electromagnetic radiation can be achieved as:v0 (Rayleigh component), v0+vm (Raman anti-Stokes component), and v0+vm (Raman Stokes component), as shown in (d).由于诱导分子偶极矩P与电场E均为矢量，且一般情况下两者方向不同，因而连接这2个物理量的极化率α可以用一个二阶张量来表达，则P=αE可以表示为其中，x，y，z为分子在笛卡尔坐标系中的坐标. 极化率为对称的二阶张量矩阵，包含了6个独立的元素，αxx、αyy、αzz、αxy、αyz、αxz. 上式的意义为，例如沿x方向电场Ex诱导了沿y方向的偶极矩Py，则可表示为Py=αxyEx. 此式在通过偏振拉曼研究分子对称性时具有重要意义[9].1.2.2拉曼活性的判据如上所述，非弹性散射源于在平衡位置附近分子的极化率关于简正坐标q的导数不为0，这一关系为小分子的拉曼散射提供了“选择定律”的基础. 以对称双原子分子的对称伸缩振动(symmetric stretching vibration)为例，如图3(a)所示，当两原子的位置无限接近时，体系电子密度分布类似于单一原子的电子密度；而当两原子的位置无限远离时，体系电子密度分布近似于2个独立的单原子的电子密度. 因此对于双原子分子的对称振动，其极化率沿简正坐标方向成单调增长模式，因此其在平衡位置导数不为0，为拉曼活性振动. 而对于分子偶极矩，对称伸缩振动过程中其正负电荷中心并没有产生位移，所以偶极矩没有发生变化，因此为红外非活性振动. 例如氧气与氮气分子的对称伸缩振动只能使用拉曼光谱进行研究，因为在红外谱图中不会出现吸收峰.Fig. 3The derivatives of polarizability (red) and dipole moment (blue) are schematically depicted for the normal modes of a two (a) and a three (b) atomic molecule. Based on these intuitive considerations,conclusions on the IR and Raman activityof the modes can be drawn.线性三原子分子比双原子分子稍显复杂，例如二氧化碳分子. 对于其对称伸缩振动，如图3(a)所示，极化率的变化类似于双原子分子的对称伸缩振动，为拉曼光谱活性，红外光谱非活性. 对于非对称伸缩振动(antisymmetric stretching vibra-tion)以及变角振动(bending vibration) (图3(b))，极化率在平衡位置两边的变化虽不为0，但是其变化是关于平衡位置对称的. 因此极化率在平衡位置周围变化可以认为是简谐的，也就是说(∂α∂q)q0=0，因此非对称伸缩振动与变角振动均为拉曼非活性；而偶极矩在平衡位置两侧的方向是反转的，因此(∂μ∂q)q0≠0，表现为红外活性[11].2实验技巧为了得到更丰富的样品信息，我们希望拉曼光谱在准确的基础上具有尽可能高的信噪比(signal-noise ratio，SNR). 关于拉曼散射的强度IR一般有如下关系式:其中，v和I0为入射激光的频率及强度；N为参与散射过程的分子数量；(∂α∂q)2是与分子结构有关的参数.上式表明，使用短波长激光并增加激光能量密度的同时增加样品量可以增强拉曼散射信号(注：拉曼光谱位移不随入射波长的变化而改变). 但在实际的测试过程中，不同类型的样品需要根据其自身的特点选择与其匹配的波长的激光以及激光能量，不能为了增强拉曼信号就去用短波长激光去测试所有样品，很多高分子样品在短波长激光下可能没有拉曼信号或者拉曼散射被很强的荧光信号所淹没.2.1样品制备2.1.1固态样品相对于无机样品,有机高分子样品的拉曼信号相对较弱(一部分原因是由于高分子样品中存在大量的无序结构). 对于高分子粉末或膜样品,一般需要保证沿光的入射方向有一定的厚度并同时使其表面尽量平整，以便于显微镜的聚焦. 对于透明样品，可将其放置于铝箔上进行测试(因为金属一般都有增强拉曼信号的作用，用铁片作为基底同样有着很好的效果). 或者，由于拉曼接收的是散射光，太薄的透明样品极易被激光穿透从而打到基底上，因此为了得到更好的拉曼信号，制样时要尽可能增大薄膜厚度. 另外由于激光一般都是偏振的，因此对于取向样品，例如纤维，需首先确定入射光的偏振方向，之后再确定样品的(某一)取向轴与入射光偏振方向平行(或垂直)，再开始测试，这样才能得到正确的结构信息.2.1.2液态样品由于拉曼可以聚焦到几十微米下检测一定深度的样品信号，无需担心盖玻片和毛细管对拉曼信号的影响，因此高分子液态样品的拉曼测试相对于红外测试比较便捷，可以直接进行测试. 一般可以使用凹面载玻片或者金属制液体样品槽承载液体样品. 测试时可先将激光聚焦于液体表面，然后将样品平台沿激光方向上抬，使激光聚焦于液体样品内部，这样可以得到较好的光谱. 如果液体易挥发，可以使用盖玻片将样品封闭于容器内或将液体封入毛细管内.2.2设备调试2.2.1拉曼装置的构成随着拉曼仪器的发展，如今在一般情况下，背散射模式，也就是入射激光与散射激光平行，已经足够应对大部分高分子样品的测试需求. 对于一些特殊情况，例如取向或单晶样品的偏振拉曼测试，需要使用到90°入射的模式，也就是入射光路方向与散射光路方向为90°，原因可以参考上节极化率的二阶张量公式.以雷尼绍(Renishaw，UK) inVia型拉曼光谱仪为例，如图4所示，拉曼装置一般包括入射激光光源、入射光路系统(包括扩束器)、显微镜及样品台系统、滤波器、衍射光栅及CCD检测器. 在实际测试过程中，我们需要选择合适的入射光波长及显微镜物镜.Fig. 4Schematic diagram of the Raman instrument.当今市场上主要的拉曼仪器根据应用的场景可分为手持型、便携型以及桌面型拉曼光谱仪. 手持型拉曼光谱仪集成性很高，小巧轻便，操作非常简单，几乎可以在各种需要的地点、时间对从原材料到成品进行鉴定分析. 便携型拉曼光谱仪集成性相对较高，并具有一定的扩展性，可作为小型移动实验室使用. 桌面型拉曼光谱仪体积较大且不可移动，如图4中示意图即为桌面型拉曼光谱仪，但这类光谱仪具有极强的扩展性，几乎可以变更从入射激光光源、入射光路、样品平台至光栅等所有组成部分，从而可以为不同样品以及不同条件的测试创造可能.2.2.2激光波长的选择激光波长与能量密度成反比，使用短波长激光可以得到较强的拉曼散射信号，例如532 nm要比785 nm激光的拉曼散射强度强. 但对于高分子样品来说使用532 nm激光产生荧光干扰的可能性也会增加. 所以在一些情况下可以选择785 nm的光源. 如前所述，样品产生的拉曼位移不会随激发光源的波长改变而改变，因此只要可以避开荧光效应可以自由选择激光波长. 需要注意，虽然拉曼位移不随激光波长而改变，但使用同一物镜下，不同波长可以到达的空间分辨率不同. 例如，物镜的数值孔径(NA)为0.9，532 nm激光的空间分辨率可达0.72 μm，而在同样条件下使用785 nm激光时，空间分辨率仅为1.1 μm.另一种情况，如果样品内的分子振动与入射激光可以产生共振效应，那么可以以此来选择入射激光波长，则可以得到较强的拉曼散射信号.2.2.3显微镜的选择通常显微镜的物镜上会标注2个参数，分别为放大倍数(5×、10×、20× 等)与数值孔径(numerical aperture，NA，是与镜头光通量有关的参数，一般为0.05~0.95). 一般放大倍数与数值孔径成正相关关系，而数值孔径决定空间分辨率，有如下公式 [12]：其中，R为最大空间分辨率. 在实际测试时需要注意激光能量会随光斑尺寸(空间分辨率)变化，更高的空间分辨率意味着激光密度会更大，此时需要注意样品可能会被激光热解. 对于高分子样品来说，一般要先从低激光功率测试开始尝试，如果此时拉曼散射信号很弱，则少量增加激光功率，但同时要注意观察样品是否被热解，如此反复尝试直到找到最适宜测试的激光强度.2.2.4Ne灯校准一般除用单晶硅对拉曼位移进行校准，另外使用内置的Ne灯也可以达到校准的效果. 一般在测试样品时与Ne灯同时使用，则所得到的拉曼谱图中同时包括样品与Ne灯的峰，由于Ne灯的拉曼峰位置已确定，因此可用于校正样品的峰位置.2.2.5测试参数设置在确定适宜样品的激光波长及显微镜倍数的前提下，为了提高信噪比，可以首先在不损伤样品的前提下尽量提高入射激光的强度，其次适当延长曝光时间(有效的提高散射信号强度)，同时也可以增加循环(cycling)测试的次数(有效降低噪音的影响). 但需要注意曝光时间不宜过长，因为过长会导致检测器的饱和，例如当同时需要较强与较弱的拉曼散射峰时，较弱的散射峰由于信噪比较低而难以使用时，可以固定曝光时间并增加循环测试次数来降低最终谱图中噪音的Koenig J L.Spectroscopy of Polymers.Netherlands:Elsevier,1999.207-252.doi:10.1016/b978-044410031-3/50005-03Chalmers J,Griffiths P.Handbook of Vibrational Spectroscopy, 5 volumes set.New Jersey:John Wiley & Sons,2002.1-174Sasic S,Ozaki Y. Raman,Infrared, andNear-Infrared Chemical Imaging.New Jersey: John Wiley & Sons,2011.1-215Schrader B.Infrared and Raman Spectroscopy: Methods and Applications.New Jersey:John Wiley & Sons,2008.7-616

为了更加合理地设计高性能的多相催化剂，科学家们不再满足于整体催化机理的研究，他们需要从原子、分子水平来了解单个活性位点的电子结构与催化性能之间的关系。近些年来，扫描探针显微镜与拉曼光谱联用的针尖增强拉曼光谱(Tip-Enhanced Raman Spectroscopy，TERS)，可以同时提供表面形貌与拉曼光谱信息，并可达到亚纳米级的空间分辨率，这使得科学家们可以在纳米尺度甚至原子尺度来表征催化剂表面结构与性质之间的关系。TERS装置图及原理。图片来源：Nature Nanotech.　　日前，厦门大学任斌教授(点击查看介绍)团队采用TERS技术成功地以3 nm的空间分辨率对Pd/Au(111)双金属催化剂表面进行成像，得到了该催化剂表面不同位点电子结构与催化活性之间的关系。相关成果已发表于Nature Nanotechnology杂志，共同第一作者是钟锦辉博士和金曦。(Probing the electronic and catalytic properties of a bimetallic surface with 3 nm resolution. Nature Nanotech., 2016, DOI:10.1038/NNANO.2016.241)。任斌教授。图片来源：厦门大学　　在TERS中，由Au或Ag组成的尖端由扫描探针装置控制，以亚纳米的精度在样品表面进行扫描。当尖端金属被激光激发而产生局部表面等离子共振效应时，在探针与样品表面之间会产生强烈的电磁场，由此所得样品的拉曼信号会被大幅增强。本工作中，研究人员采用电化学欠电位沉积法在Au(111)单晶表面沉积单原子的Pd层，再以异腈苯(phenyl isocyanide，PIC)为拉曼探针分子(异腈苯被催化氧化成异氰酸苯酯)，通过TERS技术获得不同位点处的电子性质与催化性质，从而来研究两者间的内在联系。　　本研究TERS示意图。图片来源：Nature Nanotech.　　研究人员通过控制Pd单层的覆盖量，可以使Au(111)表面进行完全单层覆盖(full monolayer coverage)与80%单层覆盖(0.8 monolayer coverage)，分别标记为PdML/Au(111)和Pd0.8ML/Au(111)，由扫描隧道显微镜(STM)图像可以看出，Pd0.8ML/Au(111)表面由连续性的Pd单层以及Au空穴组成。　　Au(111)、PdML/Au(111)以及Pd0.8ML/Au(111)的STM图像。图片来源：Nature Nanotech.　　接着，研究人员进一步对Pd0.8ML/Au(111)表面进行TERS表征，并惊喜地发现发现台阶边缘处(step edge)的TERS信号相比于平台处(terrace)更强，这可以通过台阶边缘处有效曲率半径减少引起的避雷针效应，以及电荷累积产生的等离子效应来解释。借助于台阶边缘处TERS信号的增强，空间分辨率能够提升到3 nm。在催化剂不同位点处的拉曼信号。图片来源：Nature Nanotech.　　此外，研究人员还发现，与吸附在Pd平台处的异腈苯分子相比，吸附在Pd台阶边缘处的分子N≡ C键削弱，振动频率降低，更容易发生氧化。对此结果，研究人员采用理论计算进行了验证。计算结果表明，与平台处相比，台阶边缘处的金属与异腈苯分子之间有着更强的d-π *反馈作用，这极大削弱了N≡ C键，因而使得台阶边缘处的催化活性更高。　　理论计算比较不同位点处的态密度(DOS)。图片来源：Nature Nanotech.　　来自美国西北大学(Northwestern University)的Guillaume Goubert教授和Richard Van Duyne教授在同期Nature Nanotechnology 撰写了题为“Raman Spectroscopy: Tipping point”的评论，认为此项成果证明了“TERS可以在原子水平解析催化剂表面的结构与活性关系”，有望发展成为“多相催化的一种主要分析技术”。同时他们也提到了未来TERS发展所面临的挑战，“科学家还需要努力提高TERS对基底及吸附物的普适性，即不限于Au或Ag金属以及芳环大分子。”

一、名称：万深AlgaeAC增强型藻类自动分类计数仪英文名： Automatic identification and classification counter for Algae, Model AlgaeAC plus二、用途：水体中的浮游植物优势种类和数量，以及颗粒度分布是研究水环境的重要依据，历来采用人工作业判定，相当费时费力。AlgaeAC藻类自动分类计数仪可有效解决用户的该痛点问题，主要用于生态学调查、渔业、水产养殖、教育中，对水体中的浮游植物（藻类）样品，做自动分类计数、大小测量以及生物量测定。AlgaeAC增强型还带有藻类和浮游动物的智能鉴定模块，帮助减轻以往繁重的鉴定工作量，是生态调查监测的必备工具。三、核心参数：1、★全时自动对焦的2420万像素高分辨率大视野光学成像，针对显微藻类优化的对焦算法，确保扫描图像清晰，支持20X、40X物镜等放大倍率。2、水样经前处理而置于藻类计数框后，自动完成藻类识别与分类计数全过程（自动移动视野对焦扫描拍照、自动分类识别计数、自动生成统计报表）。检测依据《SL733-2016内陆水域浮游植物监测技术规程》、《水和废水监测分析方法》（第四版）第五篇《水和废水的生物监测方法》。3、★系统内含蓝藻门、硅藻门、绿藻门、裸藻门、隐藻门、金藻门、甲藻门、黄藻门常见的40个属种以上藻类分类识别库，可根据当地情况自行扩展到50个属种以上，建议不超过100个属种。4、★自动给出分类计数统计报告，标示优势种和优势度，并按优势种排序。计算香农-威纳指数、均匀性指数、丰富度指数、藻细胞密度、生物量等。可分析获得每个藻体的面积、周长、体积、长、宽、主轴、副轴、等效直径等形态参数。可分析统计各藻类的数量、面积、体积及其占比；对各分类进行排序及柱状图显示占比情况。可在Excel软件中进一步统计分析数据。可在采集图像上直接标出藻类名称，提取分割每个藻类的图像并自动分类保存，可回溯查看历史数据。5、★可自动分类分析3～1000μm的藻类，100个视野的自动扫描成像+自动分析时间15-20分钟（视野数25-400个可选）；检测范围为105-1010个/升（需尽量避免泥沙和杂质混入）；当地分类识别库优势种自动识别率≥90%，综合自动识别率≥80%，经交互修正后的最终识别率可达98%以上；在浓度为107个/升时，自动分析的重复性误差小于10%。6、★藻类和浮游动物的智能鉴定模块1）能快速有效地以图搜图，来智能鉴定多达2.3934万个种海水和淡水的藻类、浮游动物（中文、拉丁文双语显示的浮游生物专家图库：藻类共15个门、1603个属、14499个种；浮游动物共24大类、1932个属、9435个种）。已有有效图库量26.1628万张以上，各图库属种和内容可自行扩充。还能按P5胸足搜索鉴定桡足类。2）能自动索引用户已建计数表的藻类和浮游动物来生成所关注流域小图库，使以图搜图搜素鉴定更快捷准确。3）微囊藻分析模块能自动学习与自动分析团状微囊藻群体的细胞数，自动计数颗粒性或单细胞微藻、链状微藻细胞、线虫等类的浮游动物。4）具有藻类、浮游动物计数及形态测量功能，统计并报告优势种序列。内置34种几何模型，通过测量少量参数即可计算浮游生物个体/细胞体积及生物量。7、可根据采集地地理坐标在地图上定位及标注，支持高德地图、高德卫星地图、谷歌地图、谷歌卫星地图等多种地图源。8、厂家提供协助建立1个当地分类初始识别库服务，提供远程协助指导、3年免费远程升级服务。 四、配置清单：1）万深AlgaeAC增强型藻类自动分类计数软件（含浮游生物智能鉴定系统） 1套2）高精度电控X-Y自动扫描平台+控制器 1套3）全时自动对焦的高分辨率光学成像系统 1套4）奥林巴斯BX53三目生物显微镜 1套5）品牌电脑（i5 九代以上CPU /16G内存/含支持CUDA的GTX1060 GPU/ 2T硬盘/ 23”彩显，1个USB3.0口+3个USB2.0口，运行环境Windows 10操作系统） 1台本技术标书中打★款项必须响应，否则为重大偏离。创新点：全时自动对焦的2420万像素高分辨率大视野光学成像，全自动给出分类计数统计报告，标示优势种和优势度，并按优势种排序。计算香农-威纳指数、均匀性指数、丰富度指数、藻细胞密度、生物量等。能快速有效地以图搜图，来智能鉴定多达2.3934万个种海水和淡水的藻类、浮游动物。 万深AlgaeAC增强型藻类自动分类计数仪

现阶段，贩毒手段花样百出，毒贩们把The drug进行多层伪装，意图骗过检查而谋取暴利，The drug的快速检测对于推断The drug来源、抑制The drug传播和打击The drug犯罪都起着重要作用。公安以及海关缉毒等部门通常采用先快速筛查、再确证的方法查毒，也就是先用试剂盒或试纸条等快速判断The drug是否存在,然后用气相色谱-质谱联用技术进行最终的确认。试剂盒或试纸条一般基于胶体金免疫层析技术，具有简便和低成本优势，但是受限检测环境温度和人为操作的影响，干扰因素多，检测准确性低。而且对于混合物检测效果不明显，毒贩会在The drug中添加一些稀释剂（如葡萄糖、淀粉等）和一些掺假剂（如咖啡因、非那西汀等），这些掺入的成分分子量较大，分子极性强，它们与The drug构成的混合物会进明显干扰试剂盒或试纸条的可靠性，以至于对于浓度稍低的The drug混合物，试剂盒或试纸条经常出现假阳性或测不出结果。色谱、质谱等方法则操作复杂，耗材昂贵，检测时间长，不适合现场快速检测环节。厦门赛纳斯科技有限公司的革新技术（表面增强拉曼光谱技术）在The drug现场快速检测方面有着明显的优势。拉曼光谱作为分子振动光谱技术的一种，可以高灵敏度分析化学物质的结构和组成。其突出优点是可以实现非接触性和无损性检测；所需样品量很少，也无需进行复杂预处理，检测速度也很快，操作也简便；结合表面SERS增强技术，拉曼可以对The drug实现高灵敏度的探测。厦门赛纳斯手持式拉曼光谱仪SHINS-P1000，它采用1064nm激光光源，具有抗荧光干扰强，灵敏度高等卓越的光谱性能，轻巧便携的体积，采用革新技术（表面增强拉曼光谱技术）能够百万倍地增强痕量物中的拉曼信号，一键采集，无需接触样品，支持自建谱库，同时配有齐全的谱图库和强大的分析软件，几十秒内快速给出检验结果，现场执法拍照取证，智能辅助，并支持多种数据传输和数据管理，实现功能性与用户需求完美合一，为执法部门进行The drug快筛提供了一个很好的新工具。鉴于低纯度The drug的检测更具有实际意义，我们将海洛因、阿法甲基硫代芬太尼待测The drug稀释到100ppm，将样品滴在增强拉曼芯片上，使用厦门赛纳斯手持式拉曼光谱仪SHINS-P1000拉曼设备使用进行检测。下图展示了The drug检测结果由上图可以看出，这两种The drug均有丰富的拉曼特征位移峰，并且拉曼峰的信噪比较高，各种The drug的特征峰峰位相互间均有较大差异，比较容易区分出来。经过sers增强后，样品检测下限很低，并且检测时间可以控制在三十秒以内。测试过程中样品处理过程简单，这非常有助于现场快速筛查。

p 　　日前，厦门大学化学化工学院任斌教授课题组应英国皇家化学会旗下刊物Chemical Society Reviews邀请撰写的综述“Tip-enhanced Raman Spectroscopy for Surfaces and Interfaces”，近期在线发表于Chem. Soc. Rev., 2017, DOI: 10.1039/c7cs00206h。该综述以课题组工作为主，系统地介绍了针尖增强拉曼光谱(TERS)技术在表面和界面研究的应用，并提出了未来挑战与发展方向。 /p p 　　TERS技术结合了扫描探针显微镜和拉曼光谱技术，可以同时提供表/界面的表面形貌信息和化学指纹信息。由于增强源自金/银针尖的表面等离激元共振和避雷针效应等近场增强效应，使得TERS具有远远超越衍射极限的纳米级空间分辨率和单分子的检测灵敏度。TERS技术可以从纳米尺度和分子水平原位表征和揭示表/界面构效关系，因此在表界面研究中具有巨大的优势。 /p p 　　任斌教授课题组长期从事针尖增强拉曼光谱相关的研究，近年来基于课题组发展的仪器方法，利用TERS在固气、固液界面和增强机理等方面取得了一系列进展(Nat. Nanotech., 2017, 12, 132–136 Nat. Comm., 2017, 8, 14897 J. Am. Chem. Soc, 2015, 137, 11928–11931)。并于2016年获得国家自然科学基金委重点项目的资助。本文从实验和理论两方面，详细介绍了各类TERS针尖的制备和优化手段，回顾了适用于固气界面、超高真空和固液界面研究的TERS光学设计与构造，着重描述了TERS技术在固气(单分子层到单分子，静态到动态反应)、超高真空(亚纳米级别分辨率)以及固液界面(电化学TERS)的研究和应用。讨论了新近发展起来的TERS理论。最后提出从原位检测、优化针尖提高灵敏度、采用计量学方法和扣除光致发光背景等多方面来提高TERS的研究能力，从而进一步推动TERS技术未来更重要的应用。 /p p style=" text-align: center " img width=" 400" height=" 264" title=" 201706131058341364.png" style=" width: 400px height: 264px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/af2c6ccf-e220-4119-b01c-026fe84e2b6f.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　该综述论文的第一作者为王翔博士后，黄声超等博士生参与了撰写。该工作得到国家自然科学基金委(21633005、21621091)、科技部(2016YFA0200601、2013CB933703)及教育部创新团队(IRT13036)的资助。 /p p 　　论文链接： a href=" http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/CS/C7CS00206H#!divAbstract" http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/CS/C7CS00206H#!divAbstract /a /p p /p p /p

23日从中科院合肥研究院获悉，该院智能所课题组研究发现，在3分钟之内可快速实现毒品的检测，能直接检出是否含毒以及含有哪种毒品，实现检测结果可视化。 　　据介绍，智能所研究员杨良保等人在利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术结合化学计量学的方法，实现对吸毒人员尿液中毒品的快速检测和直接读出。研究表明：增强试剂稳定性在120天以上，对苯丙胺类毒品测试准确率在92%以上，检测时间在3分钟以内，非专业人员可以操作。该研究对推广毒品的现场快速检测具有非常重要的意义。 　　近年来，由于表面增强拉曼光谱(SERS)技术可以进行无损、灵敏的检测而一直备受关注，现在已经广泛应用在生物传感、监测微观化学行为和单分子检测等领域。但是目前SERS技术主要应用于实验室的基础研究，对于毒品的检测也是如此。如何将SERS技术应用于现场的检测，需要满足以下三点：一是制备增强试剂简单实用，二是所用仪器小型化，三是检测结果易分析。 　　另外，针对疑似吸毒人员的快速检测不稳定、假阳性多、准确率低等难题，该研究将具有自主知识产权的动态SERS技术应用于便携式拉曼光谱仪上，实现对人体尿液中痕量毒品的超灵敏和高稳定的检测 同时借助化学计量学的方法&mdash 支持向量机，将含有不同毒品的人体尿液的SERS数据进行分类并建立数据库。当采集样品图谱结束之后，将自动与数据库中的数据进行对比，在便携拉曼仪上直接显示出是否含有毒品以及含有哪种毒品，从而实现检测结果的可视化。 　　该研究工作得到了国家重大科学仪器设备开发专项任务和国家重大科学研究计划纳米专项等项目的支持。相关成果已发表在美国化学会《分析化学》杂志上。

近期，国际权威化学评述期刊——美国化学会Chemical Reviews发表了中科院烟台海岸带研究所以陈令新研究员为核心的“环境微分析与监测”创新团队，关于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering，SERS)技术的评述文章——SERS Tags: Novel Optical Nanoprobes for Bioanalysis(Y.Q. Wang, B. Yan, L.X. Chen*, Chem. Rev., 2013, 113 (3), 1391–1428)。Chemical Reviews是国际化学一级学科顶级期刊，影响因子40.197(2011年)。 　　文章介绍了表面增强拉曼散射“标签”(SERS tags)这一纳米光学生物分析探针的最新进展。近年来，SERS分析探针和相关光谱分析技术在生物分析检测领域展现了巨大的应用潜力，并以其能够解决广泛的生物化学问题成为生物化学研究的重要工具。SERS分析探针是一类由贵金属材料、拉曼报告分子共同组成的新型纳米光学探针，具有灵敏度高、光谱指纹特性强和高通量标记的优点。文中总结了基于多种形貌的金、银纳米材料SERS探针的制备方法和光学特性，较为全面地阐述了其在分子检测、细菌和细胞成像、组织诊断以及活体动物成像等多层次的化学和生物学应用 同时进一步探讨了该技术面临的挑战及未来的前景，如提高单颗粒信号的重现性、发展多功能复合检测平台以及探针的生物相容性研究等。该文对从事SERS领域的研究人员具有一定的参考价值。 　　烟台海岸带所“环境微分析与监测”创新团队主要从事环境化学监测方面的研究与技术研发工作，致力于以典型污染物(无机离子、有机分子、病原体和生物体内活性物质等)为研究对象，利用生物/纳米材料和光、电、磁、声等分析探测技术，研发分析监测新原理、方法与仪器，特别注重发展基于紫外可见光谱、荧光光谱和拉曼光谱等相关光谱分析技术。在国家自然科学基金、中科院“百人计划”等项目资助下，在基于新型分子印迹材料“复杂基质样品前处理-色谱分离分析”、“纳米生物分析体系的构建”等方面开展研究，取得了一系列创新性研究成果。为解决复杂基质样品分析的技术难题，为发展选择性好、灵敏度高和简单快速的新型纳米光学传感体系提供了新思路。 烟台海岸带所在Chemical Reviews发表表面增强拉曼散射专题评述

2014年9月2日华盛顿 癌症筛查是预防癌症死亡的极其重要的工具，越早发现病例越可及早治疗。尽管现存已有很多对不同类型的癌症的筛查方法，仍然需要更安全，廉价，和有效的筛查方法来挽救更多的生命。 　　前列腺癌是全球男性中最常见的癌症，近日，由中国广东医学院的李绍新博士领导的研究团队证实了一种无创筛查前列腺癌的新方法的潜力。研究人员在实验室里成功测试了这项方法&mdash 它结合了已存的表面增强拉曼光谱和一种新的精密的分析算法技术&mdash 支持向量机。 　　如研究人员发表在美国联合物理协会(AIP)出版的《应用物理快报》中的新文章 所述，他们对68个健康志愿者和93个被临床确诊罹患前列腺癌的病人的血液样本进行了表面增强拉曼光谱结合支持向量机分析，研究结果表明该新技术对癌症病例识别的准确率高达98.1%。 　　如果该项技术在临床实验中被证明安全有效，那么它将有可能成为一种新的工具，帮助医生和患者促进前列腺癌症的早期检测和诊断，李博士说。 　　&ldquo 结果表明， 无标记血清的表面增强拉曼光谱分析结合支持向量机有很大潜力被应用于前列腺癌的无创筛查，&rdquo 李博士说。&ldquo 和传统的筛查方法相比，这种方法的优势在于非创伤性，高敏感性和简单。&rdquo 　　一种常见的癌症 　　根据世界卫生组织(WHO)的报道，在世界范围内，前列腺癌是男性中最常见的癌症之一，也是首要癌症死因。每年有899,000新增病例，死亡人数达260,000，占全球范围内癌症致死人数的6%。1/6的男性会在他们的一生中罹患这种癌症。 　　多年来， 尽管通过检测蛋白质标记物--前列腺特异性抗原(PSA)的浓度提升就可以筛查前列腺癌症的早期病例，但这种方法远不完美，因为前列腺特异性抗原浓度的提升可以是由很多和癌症无关的因素引起的。这样就会导致过度诊断，不舒服的组织活检和其他不必要的治疗，价格昂贵而且会有严重的副作用。 正因为如此， 美国预防服务工作组目前(USPSTF)不建议基于PSA的前列腺癌筛查方法。 　　据李博士所说，已经有很多科学家在考虑将表面增强拉曼光谱技术应用在癌症检测方面，因为这种具有表面敏感性的光谱技术已经问世好多年，其敏感性可识别低丰度关键分子，如污染物表面的杀虫剂残留。这就使得这项光谱技术可完美的应用于辨别DNA， 蛋白质和脂肪分子的细微信号， 也是李博士的团队所致力研究的方向。 　　李博士说，挑战在于如果有光谱信号的改变，变化往往是非常细微的。对比从68个健康志愿者和93个前列腺癌症病人身上抽取的血清样本，二者光谱信号的差别十分微小几乎探测不出来。为了准确地区分这些血清样本，李博士的研究组使用了强大的光谱数据处理算法技术&mdash 支持向量机， 这样才有效地显示出了样本光谱信号的区别。 　　李博士说，尽管这项工作还是处于初步研究阶段，研究结果已经显示出血清拉曼光谱结合支持向量机在无创前列腺癌症的筛查方面的潜力。李博士补充说，下一步的研究将对现有方法做进一步的改进，并探索该技术是否能被用于区分癌症的分期。 　　该研究文章， "Noninvasive prostate cancer screening based on serum surface-enhanced Raman spectroscopy and support vector machine" is authored by Shaoxin Li, Yanjiao Zhang, Junfa Xu, Linfang Li, Qiuyao Zeng, Lin Lin, Zhouyi Guo, Zhiming Liu, Honglian Xiong and Songhao Liu，于2014年9月2日发表在《应用物理快报》。过此日期，可通过http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/105/9/10.1063/1.4892667在线访问。 　　文章的作者来自广东医学院，广东省医学分子医学诊断重点实验室，中山大学肿瘤防治中心，华南师范大学。

赛纳斯首席科学家李剑锋教授第二次在Nature上发表文章。2010年，正是李剑锋攻读博士学位的最 后一年，当年他在田中群教授课题组发明了一种新型的增强拉曼光谱技术，并将成果刊发于Nature。那是李剑锋教授科研生涯中的第 一篇Nature，也是厦门大学作为第 一单位登上Nature的首篇文章。凌晨四点的厦大是我独爱的风景时隔11年，李剑锋率领自己的团队再次在Nature上发表学术论文，回顾这些年的科研生涯，李剑锋谈到了传承二字。此篇论文的研究方法根植于十一年前发明的增强拉曼光谱技术，而研究的对象——单晶电极界面水分子，也是李剑锋攻读博士学位期间就开始刻苦钻研的课题。当年实验设备简陋，机时紧张，为了争取多做实验的机会，李剑锋与同学错峰而行，日夜颠倒地熬在实验室里，凌晨四点的厦大是他独爱的风景。“那几年的努力和坚持总算熬出了成果，但我变成了一个胖子。”李剑锋自我调侃道。不论是当年那个每天在实验室熬到凌晨四点的李剑锋，还是现在常在灯火通明的实验室里工作到深夜、“走得比学生更晚”的李剑锋，他总是坚定地走着自己的路——成功是99%的努力加1%的天才，而99%的努力更重要，努力、坚持、积累，必能成。传承的另一方面，来源于当年李剑锋的博士导师、化学化工学院田中群院士的言传身教。忆起当年，李剑锋非常感谢导师田中群对他的培养，尤其是教导他养成良好的科研习惯。入学后，田中群教授很快便让他参与大量的论文撰写和检查工作，但是针对的不是正文内容，而是论文的参考文献部分。在文献管理软件并不普及的年代，李剑锋只能耐着性子，一篇篇查验参考文献的出处是否属实、一处处核对行文格式是否规范、一句句检查标点符号是否准确… … 当年的李剑锋有些不思其解，但随着科研之路的深入，他也渐渐明白了导师的“良苦用心”。千里之行，始于足下，做实验、处理数据、写论文，无不需要对科学严谨认真的钻研和对细节无微不至的把控。而今，李剑锋作为导师也同样以此要求自己的学生：不忽视任何一个“微不足道”的现象，关注每一个细节。学生王耀辉对此深有感悟，在本篇文章的工作中，从壳层隔绝纳米粒子的合成制备，到单晶电极的制备与预处理，再到界面水分子拉曼信号的采集，每个细节都需要投入万分的小心。“光是实验的准备往往就需要花费一整天的时间，任何一个小环节上出了差错，实验就要前功尽弃。”人前是三千余字的论文，看不到的背后，却是数年无数个细节的往复交织与日复一日的潜心钻研。没有“想不到”，只有“敢不敢”“敢为先，重细节，合为贵。”李剑锋以自己的方式诠释着对学院高包容、高活力的科研文化氛围的理解。他敢想敢拼，敢于挑战做“别人没做过的、做不到的事情”。11年前在Nature上发表的那篇论文，其实来源于一个“美丽的错误”。在一次实验中，李剑锋想探究金纳米粒子增强水分子拉曼信号的效果，但当时手头并没有配套的金电极，只有一根铂电极可供使用。根据以往的“常识”，样品吸附在光亮铂电极表面时不会产生增强的拉曼信号。由此，他判断更换成光亮的铂电极并不会对实验结果产生影响，便使用铂电极开展了实验。让李剑锋惊讶的是，这一个“错误”的实验却让他发现了来自铂电极表面吸附氢的拉曼信号。原来，金纳米粒子产生的极强局域电磁场也可以增强附近铂电极表面的拉曼信号。一个新的设想由此迸发——他将样品分子支撑基底和拉曼信号放大器在空间上进行分离，由此发明了壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术。这一技术解决了传统表面增强拉曼无法用于非金银铜材料和原子级平滑单晶表面的瓶颈问题，开辟了光谱学分析新方向，使得我国在该领域处于国际领 先地位。2020年1月，由我校田中群院士领衔，任斌教授、李剑锋教授、吴德印教授、刘国坤教授组成的研究团队完成的“电化学表面增强拉曼光谱学研究”项目荣获2019年度国家自然科学二等奖。“失败不是一件坏事，而是一件好事，因为至少它能告诉你，这条路走不通。这从另一方面来说就是一种成功。”李剑锋以此勉励学生。从错误中发现新的方向、从失败中汲取新的灵感，李剑锋总是在追求突破与创新，做“与众不同”的事情。“是这三个心脏支架延续了我的生命，也带来了新的科研灵感。”李剑锋指了指自己的心口，提及人生中最难忘的一次经历，竟也与科研密不可分。2018年李剑锋在长春出差时，零下二十多度的极寒天气让他突发心梗。在这次“死里逃生”后，李剑锋开始思考，将自己的科研技术更多地运用在公共安全和生命健康方面。急性心梗的黄金抢救时间是数十分钟，而在救治前首先需要检测判断患者是否为心梗，目前最快的检测手段需要15至20分钟，但李剑锋团队将拉曼光谱技术与心梗检测技术结合起来，加快辨别判断，将检测时间缩短至6分钟，可以为患者留出宝贵的抢救时间。在危机中寻新机，在李剑锋的人生字典里，没有“想不到”，只有“敢不敢”。用处多多的“拉曼光谱”在旁人看来，李剑锋研究的拉曼光谱是用于科学问题研究的高端表征技术。但其实，它与我们的生活息息相关，且用处多多。鉴珠宝、验农药、测毒 品… … 这些看似“无关”的事情，拉曼光谱都可以做到。由莫桑钻、锆石，甚至是玻璃仿制的“钻石”在市场上涌现，仅凭肉眼观察，它们和天然钻石一样闪闪发光。“只需把未知成分的‘钻石’放到拉曼光谱仪前，点击扫描… … ”数秒后，真伪便显示在屏幕上。手指在屏幕上轻轻一滑，还可以看到样品的拉曼光谱图。“波长位于1333 cm^-1处的单峰是属于金刚石的的拉曼特征峰，也是钻石唯一的特征峰。我们的仪器不仅可以鉴别钻石，还可以检测翡翠的真伪和品质。但凡翡翠或者其他珠宝玉石里存在微小杂质，或经过人工优化处理填补过裂缝，我们都可以在谱图中发现杂峰或是荧光背景。珠宝玉石质量的优劣也就显而易见了。”“我讲课的时候，经常会带着我们研制的手持拉曼仪和翡翠珠宝，给同学们演示如何快速鉴别珠宝的真假。”同时，李剑锋还开设了拉曼光谱的本科实验课程，让同学们沉浸式体验拉曼现场检测。在暑期学校的课堂上，他也试图用简单平实的语言，为大家生动地科普拉曼光谱。“让大家亲身感受到拉曼光谱在日常生活中的作用，就能让更多人了解我们正在做的事情。”只需通过一根简单的棉签，在疑似吸毒者接触过的桌面、茶杯擦拭，再将样品转移到我们的毒 品拉曼快检仪上，简单几个步骤，便可在十秒钟快速识别有无毒 品残留。基于拉曼技术的快速指纹识别能力，以及配上增强拉曼极高的检测灵敏度，可以让毒 品无处遁形。李剑锋课题组推出的毒 品快检仪已应用在深圳海关、南宁海关等单位，数秒内便可以快速筛查出跨境包裹中是否夹杂毒 品。“这款仪器搭载了拉曼增强芯片，该芯片能将分子的拉曼信号放大百万倍。相比于其他技术，我们的产品的检测灵敏度非常高，样品低至百万分之一（ppm）甚至亿万分之一（ppb）的浓度时，我们仍可以在几秒内指纹识别出多种毒 品。”李剑锋介绍道，“我们还在继续研究毒驾自动化检测设备。在未来，交警只需要取一些驾驶员的唾液，在几十秒内就可以判断其是否有吸毒，吸了什么毒。”俯身做科研，放眼看天下，胸怀“国之大者”。着眼国家和社会需求，让科研走出实验室、走进普罗大众的日常生活中，让成果在公共安全、生命健康等不同领域落地生花。

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。

导读 细胞中的氧化还原平衡，是指氧化性物种和还原性物种之间的动态平衡，在大多数生理过程中发挥着至关重要的作用，尤其是细胞凋亡(名词解释)过程。通过提高肿瘤微环境 (名词解释)中活性氧（ROS）的浓度，打破氧化还原稳态，是介导癌细胞死亡，进而达到肿瘤治疗目的的有效手段。目前，基于纳米酶(名词解释)催化的一些新型化学动力治疗、光动力治疗方法被用于肿瘤治疗领域，旨在达到肿瘤细胞中原位催化产生ROS的效果。但是，大多数对于上述治疗的机理研究仍然只停留于纳米酶级联催化反应的结果，无法做到对整个治疗过程的监测。表面增强拉曼光谱（SERS）(名词解释)作为一种快速、无损的测试技术，其灵敏度甚至可以达到单分子级，在监测细胞内相关生化反应方面具有巨大潜力。将SERS技术应用于上述肿瘤的光动力治疗过程的监测，不仅能帮助进一步理解纳米酶催化过程的具体机制，更能得到肿瘤微环境中氧化还原状态的具体信息。研究亮点 近日，吉林大学宋薇教授、刘卓副教授和赵冰教授团队将一种金/碳量子点(Au@CDs)复合材料级联纳米酶用于对肿瘤细胞的光动力治疗，并且采用SERS技术监测了整个光动力治疗过程中肿瘤微环境内氧化还原平衡的打破与再修复过程。该成果以“SERS monitoring of photoinduced-enhanced oxidative stress amplifier on Au@carbon dots for tumor catalytic therapy”为题发表在Light: Science & Applications，吉林大学博士研究生李林甲为第一作者，宋薇教授、刘卓副教授和赵冰教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金，吉林省教育厅科技研究计划等项目的支持。研究人员首先以CDs作为模板剂和封端剂设计构筑了一种具有级联模拟酶活性的核壳结构Au@CDs材料，相比于单独的金纳米粒子，CDs外壳避免了Au核的聚集，并提供了致密且均匀的SERS热点。在808 nm近红外光激发下，Au@CDs表现出近红外光致增强的类过氧化物（POD）酶和近红外光诱导的类谷胱甘肽氧化酶（GSHOx）活性：即在近红外光照射下，表面等离子体共振（SPR）激发的大量热载流子可以有效地参与反应，金纳米粒子典型的等离子体光热效应可以增强POD活性；另外Au@CDs介导谷胱甘肽（GSH）参与反应，加速ROS的生成，呈现出光热增强的光动力治疗效果。这种级联纳米酶催化过程将迅速打破肿瘤细胞内的氧化还原稳态，产生大量ROS，最终导致癌细胞凋亡。图1 Au@CDs的级联纳米酶催化机制及其光热增强的光动力治疗肿瘤过程。为了监控这一催化过程，研究人员利用SERS技术，通过对四甲基联苯胺（TMB）底物分子的氧化产物的识别，实现了对光动力治疗肿瘤过程中，肿瘤微环境内活性氧动态变化过程的监控。即在近红外激光的辐照下，肿瘤细胞内活性氧水平会随着Au@CDs催化反应的开始而迅速上升，在很短的时间内（3min）即达到拉曼信号的峰值，实现氧化应激损伤效果；而激光辐照结束后，肿瘤微环境则会在一个相对较长的时间（33 min）进行自修复，即过表达的GSH等还原性物质消耗过量ROS的抗氧化过程，最终肿瘤微环境回到氧化还原平衡态。图2 （a-c）光动力治疗肿瘤过程中拉曼信号的变化及（d-e）对应的肿瘤微环境内氧化还原平衡的打破和再修复过程。总结与展望 Au@CDs级联纳米酶与传统的纳米药物和免疫治疗剂相比，具有通过级联反应中的光热性质促进光动力治疗效果的优点，能快速提高肿瘤内ROS的浓度，打破氧化还原稳态，进而达到肿瘤治疗目的，由于过表达的GSH等还原性物质消耗过量ROS，抑制了ROS向细胞外扩散。通过SERS策略，获得了光动力治疗过程中完整的氧化应激过程，对基于肿瘤微环境氧化应激损伤的光疗机制进行了深入的研究，为肿瘤光动力治疗的实时监测提供了最有价值的机制和数据支持。论文信息 Li, L., Yang, J., Wei, J. et al. SERS monitoring of photoinduced-enhanced oxidative stress amplifier on Au@carbon dots for tumor catalytic therapy. Light Sci Appl 11, 286 (2022).https://doi.org/10.1038/s41377-022-00968-5

中国科学技术大学郭光灿院士团队在实用化量子传感研究中取得重要进展。孙方稳教授研究组利用微纳量子传感与电磁场在深亚波长的局域增强，研究微波信号的探测与无线电测距，实现10-4波长精度的定位。该成果于3月9日发表在国际知名期刊《自然通讯》上。 　　基于微波信号测量的雷达定位技术在自动驾驶、智能生产、健康检测、地质勘探等活动中得到广泛应用。尤其在当前智能化、信息化发展大趋势下，发展高性能雷达测距技术对国防安全和经济发展都方面有重要意义。 　　量子信息技术的发展为发展雷达技术提供了新的解决方案。量子传感和精密测量利用量子相干、关联等特性提升系统对物理量的测量灵敏度，有望超越传统测量手段的精度。孙方稳研究组面向量子信息技术实用化，长期研究固态自旋体系的量子传感技术。发展了电荷态耗尽纳米成像方法，实现基于金刚石氮-空位色心的超衍射极限分辨力电磁场矢量传感与成像(Phys. Rev. Applied 12, 044039(2019))，并利用超分辨量子传感探索了电磁场在10-6波长空间内局域增强的现象(Nat. Commun. 12, 6389(2021))。 　　在本研究中，研究组结合微纳米分辨力的固态体系量子传感与电磁场的深亚波长局域，发展高灵敏度微波探测和高精度微波定位技术。研究组设计了金刚石自旋量子传感器与金属纳米结构组成的复合微波天线，将自由空间传播的微波信号收集并汇聚到纳米空间，从而通过探测局域的固态量子探针状态对微波信号进行测量。该方法将自由空间弱信号的探测转换为对纳米尺度下电磁场与固态自旋相互作用的探测，提高了固态量子传感器的微波信号测量灵敏度3-4个量级。为了进一步利用高灵敏度的微波探测实现高精度微波定位，研究组搭建了基于金刚石量子传感器的微波干涉测量装置，通过固态自旋探测物体反射微波信号与参考信号的干涉结果，得到物体反射微波信号的相位以及物体的位置信息。同时，研究组利用固态自旋量子探针与微波光子多次相干相互作用，实现了量子增强的位置测量精度，达到10微米水平(约波长的万分之一)。审稿人认为该工作是金刚石量子传感器在量子测距中的首次应用(…To my knowledge, this is a first demonstration of quantum ranging platform, based on NV center…)。 　　与传统雷达系统相比，该量子测量方法无需检测端的放大器等有源器件，降低了电子噪声等因素对测量极限的影响。通过后续的研究，将可以进一步提高基于固态自旋量子传感的无线电定位精度、采样率等指标，发展实用化固态量子雷达定位技术，超过现有雷达的性能水平。 　　文章第一作者为中科院量子信息重点实验室陈向东副研究员，通讯作者为孙方稳教授。该工作得到了科技部、基金委、中国科学院和安徽省的资助。

随着国民经济水平提高，人们越来越注重保养与养生，保健食品也一度受到热捧。然而，一些非法商人为了谋取利益而在保健食品中添加西药成分，比如白酒、保健酒等添加那非药物，在保健酒中添加药物，已经违反食品安全相关规定，但是仍然屡禁不止。针对此现象，如海光电结合拉曼光谱特点及技术优势，为市场监管提供新的技术解决方案，此方案可快速检测保健食品中的那非药物成分。那非是一类具有治疗男性勃起功能障碍的药物。西地那非（ Sildenafil，商品名 Viagra），1998年3月在美国上市，随即风靡全球，在中国被译传为“伟哥”。目前市售的同类产品还包括伐地那非、红地那非、他达那非等，在保健酒及功能性饮料中常有添加。那非类药物有非常明显的副作用，比较常见的有头痛、面部潮红、血压降低、效后疲劳等。尤其与硝酸酯类药物同时使用后，会使血压极大降低，有生命危险。在临床实验中发现某些那非类药物可能促进心血管方面的疾病，包括心肌梗塞、不稳定型心绞痛、室性心律失常、休克、短暂性缺血性发作。其它副作用还包括暂时性耳聋、青光眼等。西地那非分子结构当前正在施行检测方法的有SN/T4054-2014出入境行业标准《出口保健食品中育亨宾、伐地那非、西地那非、他达那非的测定》，以及2017年国家食药监总局发布的《保健食品中75种非法添加化学药物的检测》（BJS201710）补充检测方法和2018年国家市场监督管理总局发布的《食品中那非类的检测》（BJS201805）。以上方法均采用甲醇提取过膜后通过高效液相色谱-串联质谱上机检测，对于不同样品，检出限在10ppb-1ppm级别。由于高效液相色谱-串联质谱所定位的使用场景，比如仪器昂贵、体积大、操作复杂，费时费力，目前尚难以满足大批量样品检测的需求。针对以上检测方法在检测成本、便捷操作、快速检测方面的不足，如海光电推出表面增强技术，可对多种那非药物进行定向检测，该方法操作简单，对于白酒，部分功能饮料可以直接检测。保健酒需要前处理，仅需提取、分离两步，即可检测，检测只需5分钟。以下是市面出售的常见品牌的高度白酒检测过程及谱图。除保健食品那非药物检测，如海光电还研发了包括减肥保健品西布曲明、农药残留、兽药残留等多达上百种常用科目快速检测方案，致力于分析与研究、服务与分享，为保健食品安全行业保驾护航！