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半导体上等离子体诱导电荷转移增强的拉曼散射

2023年08月22日  阅读次数:

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202309249
半导体作为基于化学机制的表面增强拉曼散射(SERS)底物,在高选择性的复杂生命系统中具有测定生物种类的巨大潜力。然而,与基于电磁机制的贵金属基拉曼增强相比,灵敏度低是其实际应用的瓶颈。本文自组装了一种新的Cu2O纳米阵列,其自由载流子密度为1.78×1021 cm−3,与贵金属的自由载流子密度相当,创造了半导体衬底中增强因子(EF) 3.19×1010的记录。这一显著效应主要归因于半导体中等离子体诱导的热电子转移(PIHET),这一现象以前从未报道过。该Cu2O纳米阵列随后被开发为一种高灵敏度和选择性的SERS芯片,用于非酶和无扩增的SARS-CoV-2 RNA定量,在5分钟内检测限低至60拷贝/mL。这种独特的Cu2O纳米阵列通过PIHET工艺证明了显著的拉曼增强,使新出现的病毒变体能够快速、敏感地进行即时检测。

该成果近期发表在Wiley出版集团期刊Angew. Chem.Int. Ed.,文章的第一作者是华东师范大学副研究员冯恩铎,通讯作者为华东师范大学郑婷婷副教授,清华大学李景虹院士,以及华东师范大学田阳教授。