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Angew. Chem. Int. Ed.具有超高拉曼增强因子的半导体异质结构
2021年11月09日 阅读次数：次
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202112367
表面增强拉曼光谱（SERS）是一种具有高灵敏度的分子振动指纹光谱，能够识别分子结构的微小变化，实现物质的痕量检测。基于化学增强机理（CM）的SERS效应，主要依赖于分子和 SERS 基底之间的电荷转移过程，具有良好的选择性和信号稳定性。然而，电荷转移过程是一种短程作用，基于CM的SERS效应EF值较低（103-105）。本文设计构建了一种海绵状铜掺杂氧化镍（NiOx/Cu）-二氧化锡（SnO2）p-n异质结构（SnO2-NiOx/Cu）作为拉曼增强基底，EF值大幅提升至1.46 × 1010。EF的显著提升主要归因于i）SnO2-NiOx/Cu中半导体p-n结有效促进电荷的分离和ii）在785nm激光激发下的电荷转移共振，二者共同导致了高效电荷转移。此外多孔海绵结构对信号分子的富集也进一步增强了拉曼信号。利用该基底的高EF值，并将CuPc分子固定作为VOCs检测的内参比，开发了CuPc-SnO2-NiOx/Cu气体传感器，实现了肺癌病人呼气样品中痕量VOCs的高灵敏在线分析，检测限达到ppb级。随后通过拉曼成像转码，将VOCs的成分和浓度信息集成在一起，生成条形码，便可被条形码扫描器快速、方便读取。至此，借助SnO2-NiOx/Cu半导体基底的气体传感器的多通道实时在线分析，可以在一次简单、快捷、经济的检测中对肺癌进行高效的准确诊断和筛查，为定点照护检测提供了一种理想的检测方法。
这一研究成果近期发表在Wiley出版集团Angew. Chem. Int. Ed., 文章的第一作者是周琰，通讯作者为华东师范大学田阳教授和郑婷婷副教授。
表面增强拉曼光谱（SERS）是一种具有高灵敏度的分子振动指纹光谱，能够识别分子结构的微小变化，实现物质的痕量检测。基于化学增强机理（CM）的SERS效应，主要依赖于分子和 SERS 基底之间的电荷转移过程，具有良好的选择性和信号稳定性。然而，电荷转移过程是一种短程作用，基于CM的SERS效应EF值较低（103-105）。本文设计构建了一种海绵状铜掺杂氧化镍（NiOx/Cu）-二氧化锡（SnO2）p-n异质结构（SnO2-NiOx/Cu）作为拉曼增强基底，EF值大幅提升至1.46 × 1010。EF的显著提升主要归因于i）SnO2-NiOx/Cu中半导体p-n结有效促进电荷的分离和ii）在785nm激光激发下的电荷转移共振，二者共同导致了高效电荷转移。此外多孔海绵结构对信号分子的富集也进一步增强了拉曼信号。利用该基底的高EF值，并将CuPc分子固定作为VOCs检测的内参比，开发了CuPc-SnO2-NiOx/Cu气体传感器，实现了肺癌病人呼气样品中痕量VOCs的高灵敏在线分析，检测限达到ppb级。随后通过拉曼成像转码，将VOCs的成分和浓度信息集成在一起，生成条形码，便可被条形码扫描器快速、方便读取。至此，借助SnO2-NiOx/Cu半导体基底的气体传感器的多通道实时在线分析，可以在一次简单、快捷、经济的检测中对肺癌进行高效的准确诊断和筛查，为定点照护检测提供了一种理想的检测方法。
这一研究成果近期发表在Wiley出版集团Angew. Chem. Int. Ed., 文章的第一作者是周琰，通讯作者为华东师范大学田阳教授和郑婷婷副教授。