Na década de 1970, a superfície melhorada espectroscopia Raman (SERS) disponível, a introdução do metal nobre do substrato para aumentar a sensibilidade de detecção de um milhão de vezes de Raman, a Espectroscopia de Raman convencional a ultrapassar as desvantagens inerentes de sinais fracos, detecção de Raman entrar no domínio da segurança alimentar, monitoramento ambiental, ciências da vida e outros amplamente utilizado, e rapidamente se transformou em uma das espécies mais sensíveis na tecnologia de detecção de superfície espectroscopia de campo. no entanto, as pessoas estavam satisfeitos ao descobrir que enquanto eles se arrepender, a SERS apenas em ouro, prata, a superfície áspera do cobre e outros metais preciosos foi altamente activo, isto é, ele precisa de contar com a superfície de metal nobre do realce electromagnética de efeito 'pontos quentes', escolha muito limitada do substrato; e a aplicação prática de material estrutural fina tal susceptível aos factores ambientais modulado interferência estabilidade insatisfatória na verdade, descobrir de alto desempenho substrato novo, não-metálicos é um dos mais importantes da pesquisa de tecnologia SERS, especialmente nos últimos anos, compostos de semicondutores têm sido mostrados para atividade SERS, com sua rica variedade de composições químicas despertou grande interesse, No entanto, tais compostos como um fator de realimentação basal geralmente menor do SERS parecem ser difíceis de romper o gargalo da pesquisa. exibem propriedades derivadas da interacção da molécula de sonda SERS a sua superfície, incluindo uma melhor electromagnética (EM) com amplificado quimicamente (CM) em duas maneiras. No material metálico é geralmente considerado como a principal melhoria electromagnética, reforço e a superfície química do composto semicondutor É precisamente por causa dos diferentes mecanismos que o projeto de materiais semicondutores para substratos SERS deve seguir uma filosofia completamente diferente dos materiais de metal nobre existentes.
Recentemente, pesquisadores da equipe de Nano Tecnologia Instituto Nanobionics liderado por Zhigang, moléculas de oxigênio pode ser encontrado como um composto semicondutor SERS desempenho chave aberta tesouro, nomeadamente a utilização de um composto químico que consiste em ajustar um sutilmente regulada pela transição de oxigênio A composição estequiométrica do composto metálico ou a concentração de oxigênio da rede superficial para aumentar o sinal das espécies superficiais do material ativo não-fraco (SERS).
Neste pensamento académico, em primeiro lugar seleccionar a equipa enriquecido em si W18O49 nanopartículas de ouriço-como defeituosos como substratos de SERS, desempenho superior em SERS alta sensibilidade e baixos limites de detecção. Tal primeiro material semicondutor sobre substratos de SERS a R6G o limite de detecção tão baixo como 10-7 M moléculas, é ainda alterado por atmosfera redutora (H2, Ar) W18O49 método de tratamento de uma concentração de oxigénio superfície de defeitos, o factor de intensificação SERS do material até 3,4 x 105, o desempenho foi avaliado em mais Em contraste, a estequiometria quase não possui atividade SERS do que WO3, o que indica que os defeitos de oxigênio têm um efeito importante na performance SERS do óxido semicondutor.
Com esse fato, a equipe de Zhao Zhigang escolheu o sulfeto de molibdênio (MoS2), um débil chalcogeneto que possui propriedades SERS fracas, já que a remoção de oxigênio da rede é tão importante para o material SERS material semicondutor, e substituindo por duas oxidação maneira conveniente para atingir a sua inserção treliça de oxigénio. os resultados confirmaram que a quantidade de inserção de oxigénio pode melhorar o sulfureto de molibdénio SERS activo 100.000 vezes, mas o excesso de dopagem de oxigénio conduz a uma actividade em SERS substancial diminuiu. Além disso, este método de inserção de um átomo de oxigénio, selénio, tungsténio, sulfureto de tungsténio, molibdénio SERS seleneto e outras propriedades dos compostos obtidos pode ser significativamente aumentada, isto é, a regulação de oxigénio significa no levantamento da estrutura de semicondutor de SERS Desempenho de potencial bastante universal.
Neste ponto, o efeito de aprimoramento do "defeito de oxigênio" e do "oxigênio de inserção" no semicondutor SERS foi unificado e os resultados do cálculo teórico apontaram para a mesma conclusão. A equipe de pesquisadores aplicou o modelo teórico quimicamente amplificado ao semicondutor- Sistema molecular orgânico, descobriu-se que o aumento ou diminuição do oxigênio na rede em material semicondutor pode ser usado como um meio efetivo para controlar sua estrutura de nível de energia. O "defeito de oxigênio" irá introduzir um nível profundo como "placa de salto" de transição eletrônica e "inserir oxigênio" será diretamente Aumentando os estados eletrônicos perto da borda da banda e estreitando a faixa proibida, tudo isso aumentará significativamente a possibilidade de transição de elétrons no semicondutor sob excitação a laser e, ainda, através do efeito de acoplamento vibronico na transição de carga entre moléculas semicondutoras orgânicas (Transferência de carga), afetando a polarização das moléculas orgânicas adsorvidas na tensão da superfície do substrato, aumentando assim sua resposta espectral Raman.
O trabalho acima mostra que a modulação adequada do oxigênio da rede no composto semicondutor pode ser usada como um meio efetivo para melhorar significativamente o desempenho do SERS, rompendo a limitação do substrato de metal nobre na tecnologia SERS convencional e alargando ainda mais o composto semicondutor como material de base na detecção SERS Os resultados de uma série de estudos foram publicados on-line em Nature Communications em Noble metal-comparável SERS aprimoramento de óxidos de metal semicondutores, tornando as vagas de oxigênio e Semiconductor SERS aprimoramento habilitado pela incorporação de oxigênio, respectivamente.
Trabalho de pesquisa da Fundação Nacional de Ciência Natural da Província de Jiangsu, excelente fundo juvenil,
Nanopartículas W18O49 com oxigênio defeituoso como SERS Substrates Excelente Desempenho
Insira oxigênio no material MoS2