表面增强拉曼光谱(SERS)以其超高的灵敏性和无损检测的特点,已经在物理,化学,生物学,医学等领域展现了巨大的应用潜力。然而,传统的“一次性”SERS基底由于较高的制作成本和复杂的制作过程不但限制了SERS的实际应用,而且使后续的重复实验变得异常复杂。因此制作高稳定性和可循环使用的SERS基底就变的尤为必要。
近日,武汉大学的肖湘衡教授和蒋昌忠教授团队在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了名为“Improved Thermal Stability of Graphene-Veiled Noble Metal Nanoarrays as Recyclable SERS Substrates”的文章。该研究通过将石墨烯转移在贵金属阵列的表面,可以显著的增强贵金属的热稳定性。热稳定性的增强机理通过理论计算和实验得以揭示:即石墨烯覆盖在贵金属的表面极大的抑制了贵金属表面原子的振动,相比于裸露的贵金属,石墨烯覆盖的贵金属的熔点有极大的提高。通过对石墨烯覆盖的贵金属进行高温处理,从而可以实现基底表面吸附的分子自清洁作用,该SERS基底在循环了16次之后,依旧表现出很强的检测能力。
这篇文章通过简单的将石墨烯覆盖在贵金属的表面可以极大的增强贵金属的热稳定性;利用这一性能,贵金属在经历了高温处理后依旧保持其原有形貌从而维持贵金属的拉曼增强能力的同时,达到清洗基底表面吸附的分子的目的。基于这一原理获得了具有普遍适用的可循环SERS基底。实验结果总结如下:
(1). 石墨烯覆盖在贵金属的表面可以极大的增强贵金属热稳定性,理论和实验现象成功的解释了增强的热稳定性的原因:即石墨烯覆盖在贵金属的表面极大的抑制了贵金属表面原子的振动,相比于裸露的贵金属,石墨烯覆盖的贵金属的熔点有极大的提高,这可以使贵金属在经历了更高的温度处理后依旧保持原有的形貌,从而保证了贵金属在多次循环使用后仍然保持较强的拉曼增强能力。
(2). 石墨烯覆盖的贵金属阵列作为高稳定性和可循环使用的SERS基底,很好的解决了传统的“一次性”SERS基底面临的高成本和制作工艺复杂的问题。
(3).该SERS基底通过高温来实现自清洁效果,从而可以对大多数分子进行可循环利用,这也保证了该循环使用的SERS基底具有普遍适用性。
文献链接:Improved Thermal Stability of Graphene-Veiled Noble MetalNanoarrays as Recyclable SERS Substrates (ACS Applied Materials & Interfaces., 31 October, 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b13708)