外場調(diào)控下的化學(xué)反應(yīng) PERS技術(shù)和拉曼光譜的應(yīng)用領(lǐng)域

　　導(dǎo)讀：印度科學(xué)家拉曼于1928年發(fā)現(xiàn)了光子被物質(zhì)分子散射后能量發(fā)生變化的光散射現(xiàn)象，并在兩年后因此貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，是亞洲第一位獲此殊榮的科學(xué)家。拉曼散射中光子的能量變化通常起源于分子振動能量與入射光子能量的疊加，因此拉曼散射光中包含了豐富的分子振動結(jié)構(gòu)的信息。由于不同分子的拉曼光譜的譜形特征各不相同，因此可作為分子識別的“指紋”光譜，就像人的指紋可以用來識別人的身份一樣。現(xiàn)今拉曼光譜已經(jīng)成為物理、化學(xué)、材料、生物等領(lǐng)域研究分子結(jié)構(gòu)的重要手段。

　　
　　上世紀(jì)60年代激光器的出現(xiàn)極大地推動了拉曼光譜技術(shù)的應(yīng)用，但發(fā)展高靈敏高分辨拉曼光譜技術(shù)仍然是材料科學(xué)特別是納米尺度上的微觀探索所面臨的巨大挑戰(zhàn)和追求的夢想。上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)借助物理與化學(xué)增強(qiáng)手段使探測靈敏度得到了很大提高，而進(jìn)一步將該技術(shù)與掃描探針顯微術(shù)結(jié)合后發(fā)展起來的針尖增強(qiáng)拉曼散射（TERS）技術(shù)，除能極大提高光譜探測的靈敏度外，還可以同時提供高空間分辨的拉曼成像，因此人們對TERS技術(shù)探測微觀世界構(gòu)造的能力和前景充滿了期待。的確，迄今為止科技人員經(jīng)過大量努力，已經(jīng)將TERS測量的最佳空間成像分辨率發(fā)展到幾個納米的水平，但這顯然還不適合于對單個分子進(jìn)行化學(xué)識別成像。
　　
　　超高檢測靈敏度的等離激元增強(qiáng)拉曼光譜(PERS)特別是殼層隔絕納米粒子增強(qiáng)拉曼光譜(SHINERS)新方法的三類儀器：便攜式SHINERS儀器、微型化SHINERS儀器和針尖增強(qiáng)拉曼光譜(TERS)儀器。集成有高效分離技術(shù)(如微流控技術(shù))的SHINERS儀器具有快速便捷檢測各類復(fù)雜體系中痕量化學(xué)物質(zhì)的優(yōu)勢。通過建立PERS標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫、分析應(yīng)用平臺和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，推動建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)出具有高集成度和高靈敏度便攜和微型化科學(xué)儀器。
　　
　　通過開展PERS技術(shù)在食品安全、環(huán)境、公共安全、細(xì)胞及生物體系、臨床醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等多個領(lǐng)域的應(yīng)用研究，形成一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)領(lǐng)先、種類齊全、功能豐富的系列儀器，推動可占領(lǐng)國內(nèi)和國際相關(guān)領(lǐng)域市場的儀器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。
　　
　　據(jù)介紹，通過該項(xiàng)目的實(shí)施，在儀器研制方面，獎集成PERS技術(shù)、預(yù)處理與微流控芯片和拉曼光譜儀器的集成檢測系統(tǒng)。將針對三類PERS儀器，組織國內(nèi)在各個領(lǐng)域最強(qiáng)的研究團(tuán)隊全面進(jìn)行PERS技術(shù)開發(fā)與工程化、復(fù)雜體系分離技術(shù)開發(fā)、相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)、儀器研發(fā)及相關(guān)配套條件和平臺的建設(shè)等。PERS技術(shù)開發(fā)著重研究可以極大增強(qiáng)拉曼信號的SHINERS納米試劑和TERS針尖的開發(fā)與制備及工程化等問題;復(fù)雜體系分離技術(shù)開發(fā)將重點(diǎn)結(jié)合微流控技術(shù)、微萃取和分子印跡技術(shù)等化學(xué)分離方法，開發(fā)復(fù)雜體系的樣品預(yù)處理系統(tǒng)及裝置;應(yīng)用領(lǐng)域方法開發(fā)將根據(jù)應(yīng)用體系、檢測方法和檢測技術(shù)的不同，研發(fā)一系列專用PERS儀器;相關(guān)配套條件方面將進(jìn)行儀器相應(yīng)的軟件開發(fā)并建立PERS標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫，開發(fā)PERS分析應(yīng)用平臺，構(gòu)建PERS技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，參與和建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　在應(yīng)用方面，開展PERS儀器與技術(shù)在食品安全檢測、環(huán)境保護(hù)監(jiān)測、公共安全建設(shè)、細(xì)胞及生物檢測、臨床醫(yī)學(xué)檢測、表面科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用方法研究，開發(fā)原位實(shí)時、快速靈敏、特異重現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)簡便的PERS分析方法，構(gòu)建PERS標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫，開發(fā)PERS分析應(yīng)用平臺，建立PERS技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò);聯(lián)合相關(guān)機(jī)構(gòu)和部門，推動建立PERS應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。最終形成一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)，在國際上技術(shù)領(lǐng)先以及產(chǎn)品種類齊全、功能豐富的國產(chǎn)科學(xué)儀器及測試方法,并通過市場化開發(fā)，推動儀器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和擴(kuò)大檢測方法市場，大力提升科技改善民生的能力。