深紫外表面等离激元共振铝纳米材料的制备及其在SERS检测中的应用

Deep-UV surface-enhanced Raman scattering technique has great potential in ultra-sensitive detection of biological molecules and study of complex biological molecules, and currently, there are only few reports about this technique. This project aims to research on preparation of deep-UV surface plasmon resonance aluminum nanomaterials and its application in surface-enhanced Raman scattering techniques: First, we use two wet chemistry methods for preparing monodisperse and size adjustable aluminum nanoparticles by controlling the reaction conditions, and thoroughly study the reaction mechanism to develop a universal method for the synthesis of high-quality aluminum nanomaterials; To suppress the surface aluminum atom oxidation ,we adopt two methods for surface modification of aluminum nanoparticles and study the influence of surface atoms oxidation on the properties of surface plasmon resonance of aluminum nanoparticles; we use deep-UV surface plasmon resonance aluminum nanoparticles as surface-enhanced Raman substrate and combine with surface-enhanced Raman scattering technique for ultrasensitive detection of adenine molecules, and use this technique for ultrasensitive detection of other biomolecules and study of complex biomolecules.

深紫外表面增强拉曼散射技术在生物分子的超灵敏检测和复杂生物分子的研究方面有着巨大的应用潜力，而目前关于这一方面的研究相对较少。本项目旨在研究深紫外表面等离激元共振铝纳米材料的制备及其在表面增强拉曼散射技术中的应用：首先,采用湿化学的两种方法，通过对反应条件的控制，对反应机制进行深入透彻的研究，制备单分散、尺寸高度可调的铝纳米粒子，发展一种普适性的高质量的铝纳米材料的合成方法；探索两种表面修饰方法抑制铝纳米粒子表面原子氧化的效果，研究表面氧化对铝纳米粒子表面等离激元共振性质的影响；以深紫外表面等离激元共振铝纳米粒子为表面增强拉曼基底，结合表面增强拉曼散射技术实现对生物分子腺嘌呤的超灵敏检测，并将这一方法应用于其他生物分子的超灵敏检测和复杂生物分子的研究。

深紫外表面增强拉曼散射技术在生物分子的超灵敏检测和复杂生物分子的研究方面有着巨大的应用潜力，而目前关于这一方面的研究相对较少。本项目旨在研究深紫外表面等离激元共振铝纳米材料的制备及其在表面增强拉曼散射技术中的应用，进过三年项目开展，基本完成了预期目标：首先,通过改进湿化学的两种方法，发展一种普适性的高质量的铝纳米材料的合成方法，成功制备了分散性相对较好，尺寸可调的铝纳米粒（50nm—150nm）；探索两种表面修饰方法（有机聚合物包覆和无机过渡金属包覆）抑制铝纳米粒子表面原子氧化的效果，研究结果表明无机过渡金属包覆铝纳米粒子有更好的抑制铝纳米粒子表面氧化的效果，使其具有较好的光化学稳定性，也有利于纳米粒子的表面功能化修饰；以深紫外表面等离激元共振铝纳米粒子为表面增强拉曼基底，结合表面增强拉曼散射技术，初步实现对生物分子腺嘌呤的超灵敏检测，并且和传统的贵金属SERS基底相比，铝纳米粒子SERS基底获得的探针分子干扰信号更少，更有利于复杂结构的生物分子的检测分析。