本科生就能在頂刊發(fā)表共同一作論文，放在全世界范圍內(nèi)恐怕都并非一種常見(jiàn)現(xiàn)象。而在前不久，佛山大學(xué)陳文駿教授和自己的本科學(xué)生桂佳寶，分別以第一作者和共同一作身份，發(fā)表了一篇 Nature 子刊論文。
圖 | 陳文駿（來(lái)源：陳文駿）
研究中，該課題組提出一種機(jī)械-化學(xué)活化策略，并以二維硫代亞磷酸錳為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)制造了一種無(wú)等離激元表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器。
使用這種策略的時(shí)候，首先要通過(guò)在二維硫代亞磷酸錳表面構(gòu)建褶皺結(jié)構(gòu)，以便大幅增強(qiáng)光與物質(zhì)之間的相互作用。隨后通過(guò)氨基等化學(xué)基團(tuán)修飾方法，來(lái)顯著提高傳感器與待檢測(cè)分子之間的電荷轉(zhuǎn)移效率。
在這兩種方法的協(xié)同作用之下，可以極大提升表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在本次機(jī)械-化學(xué)活化策略的幫助之下，能夠針對(duì)生物化學(xué)分子實(shí)現(xiàn)濃度低至 10-19 M（亞阿摩爾級(jí)）的探測(cè)極限。
基于這一成果該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)提交多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利申請(qǐng)，其中兩項(xiàng)在提交申請(qǐng)兩個(gè)月左右就已得到授權(quán)，這證明本次技術(shù)具有較好的實(shí)用價(jià)值。
（來(lái)源：Nature Communications）
在應(yīng)用前景上：
其一，鑒于表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器具有良好的柔性，因此可以直接貼附在表面規(guī)則或表面不規(guī)則的蔬菜和水果上，利用拉曼光譜儀針對(duì)農(nóng)殘物進(jìn)行高精度的快速檢測(cè)。
其二，對(duì)于食品發(fā)酵后所產(chǎn)生的危害物質(zhì)以及對(duì)于水體或水產(chǎn)品中存在的危害物質(zhì)，表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)均有望用對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
在論文中，課題組介紹了一種名為亞甲基藍(lán)分子的待檢測(cè)物，它其實(shí)是一種水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的魚(yú)藥。不過(guò)，過(guò)量的亞甲基藍(lán)會(huì)對(duì)魚(yú)類產(chǎn)生毒性，人類在食用這種魚(yú)之后也會(huì)受到健康危害。
而表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器也能針對(duì)水生物中的亞甲基藍(lán)含量進(jìn)行檢測(cè)，這說(shuō)明該傳感器在食品安全和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域極具潛力。
其三，該團(tuán)隊(duì)目前正與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的合作者探討將表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器用于氨基酸快速檢測(cè)的可能性，以期將其用于輔助醫(yī)學(xué)診斷和治療。
（來(lái)源：Nature Communications）
設(shè)計(jì)二維材料基的無(wú)等離激元表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器
據(jù)陳文駿介紹，量子信息科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了納米科學(xué)和納米技術(shù)的發(fā)展。而二維材料具有高活性的邊界、原子缺陷和等離激元邊緣，通過(guò)引入新奇的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，其能為量子信息科學(xué)的研究提供新平臺(tái)。
在本次研究之中，該團(tuán)隊(duì)主要關(guān)注的是：
首先，量子特性能夠賦予二維材料以超高的光-物質(zhì)相互作用效率，并已于近期被用于單聲子發(fā)射。
其次，在具有量子效應(yīng)的二維材料體系中，存在著電荷轉(zhuǎn)移和電荷交叉，這讓其有望用于量子傳感。
對(duì)于這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)來(lái)說(shuō)，它們恰好符合二維材料基的無(wú)等離激元表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器的設(shè)計(jì)理念。
陳文駿表示，無(wú)等離激元表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)具備高穩(wěn)定性、高生物兼容性以及高痕量檢測(cè)能力，在醫(yī)學(xué)診斷、生物監(jiān)測(cè)和殘留物檢測(cè)等領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。
此前，針對(duì)基于二維材料的無(wú)等離激元表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器檢測(cè)性能進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，要么利用調(diào)控二維材料的化學(xué)組分和相的方法，要么利用構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法。
同時(shí)，表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器的制備過(guò)程非常復(fù)雜，檢測(cè)靈敏度也比較低，這極大限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。
