近期,中國科學院合肥物質科學研究院智能機械研究所劉錦淮課題組的研究員楊良保等人將上轉換發光材料引入表面增強拉曼光譜(SERS)研究中,實現了長波長、低能量激光下高靈敏的SERS檢測,對SERS技術應用于實際檢測具有十分重要的意義。相關成果已發表在英國皇家化學會《材料化學A》和《分析家》雜志上(J. Mater. Chem. A, 2015, DOI: 10.1039/C5TA03143E, Analyst, 2015, DOI: 10.1039/C5AN00441A)。
近年來,SERS技術由于可以進行無損、高靈敏的指紋識別檢測而一直備受關注,已經廣泛應用于各大基礎研究領域。但如何發展一種SERS基底使其更好地應用于實際檢測和監測研究仍然是一個很大的挑戰。
針對以上問題,劉洪林等研究人員通過簡單的方法合成了上轉換材料與貴金屬的復合材料NaYF4:Yb,Er@Ag和NaYF4:Yb,Er@SiO2@Ag。利用上轉換材料NaYF4:Yb,Er將近紅外光轉換為常用的可見光,實現了近紅外激光下超靈敏的SERS檢測和表面等離子體催化反應,并通過一系列對比實驗闡明了近紅外激光下復合SERS基底高靈敏檢測的機理。研究人員通過改變上轉換材料的發光中心制得了另一種復合SERS基底(NaYF4:Yb,Tm@TiO2@Ag),成功實現了二氧化鈦在非紫外光下的光催化降解行為。同時利用SERS技術監測不同波長單色激光下各光催化劑的光降解反應過程,為NaYF4:Yb,Tm@TiO2@Ag在非紫外光下光催化降解反應提供了直接證據,也為SERS應用提供了新的方向。
該研究工作得到了國家重大科學儀器設備開發專項任務、國家重大科學研究計劃納米專項和國家自然科學基金等項目的支持。
上轉換材料中能量轉移以及由表面等離子體共振引起的電磁場增強示意圖
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