近日,中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院健康所楊良保研究員課題組成功利用表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)技術(shù)在亞納米空間對(duì)單分子擴(kuò)散行為進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。相關(guān)成果發(fā)表在Nature index期刊之一的The Journal of Physical Chemistry Letters上。
SERS技術(shù)作為一種高靈敏度、高選擇性的分析技術(shù),通過(guò)在金屬表面引發(fā)共振現(xiàn)象,顯著增強(qiáng)分子拉曼信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)單分子級(jí)別的分析。在這項(xiàng)研究中,楊良保課題組利用金納米棒優(yōu)異的光熱效應(yīng),采用激光重構(gòu)的方法,構(gòu)筑了間隙大小為~ 1.0 nm的熱點(diǎn)結(jié)構(gòu)(圖左)。該方法所構(gòu)筑的熱點(diǎn)不僅能夠提供超強(qiáng)的SERS增強(qiáng)也能主動(dòng)捕獲目標(biāo)分子,還實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)晶紫單分子的擴(kuò)散行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析(圖中)。結(jié)合密度泛函理論(DFT)計(jì)算與SERS-mapping監(jiān)測(cè)結(jié)果,研究人員認(rèn)為結(jié)晶紫單分子可以被限制在亞納米空間內(nèi),并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)金納米棒間隙內(nèi)結(jié)晶紫單分子擴(kuò)散行為長(zhǎng)達(dá)4分鐘的實(shí)時(shí)觀測(cè)(圖右)。這項(xiàng)研究為研究人員提供了解分子間相互作用、化學(xué)反應(yīng)以及生物分子行為的獨(dú)特途徑。
該工作的第一作者為健康所2020級(jí)博士生嚴(yán)伍文,通訊作者為楊良保研究員。該項(xiàng)研究受到中國(guó)科學(xué)院科研儀器裝備開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)研究項(xiàng)目等資助。
文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpclett.3c02276
圖. 左:激光重構(gòu)金納米棒橫截面透射電鏡圖;
中:?jiǎn)畏肿訑U(kuò)散行為檢測(cè)與分析結(jié)果;
右:4 min內(nèi)的結(jié)晶紫分子的SERS-mapping結(jié)果
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