(資料圖)

近日，安徽理工大學力學與光電物理學院藍雷雷老師在表面增強拉曼光譜研究領域取得重要進展，研究成果“Flexible Two-Dimensional Vanadium Carbide MXene-Based Membranes with Ultra-Rapid Molecular Enrichment for Surface-Enhanced Raman Scattering”在界面科學領域權威期刊ACS Applied Materials & Interfaces（中科院一區，Top期刊，IF=10.383）上發表。安徽理工大學為論文的第一完成單位，藍雷雷為論文第一作者。

表面增強拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，SERS）作為一種具有高靈敏度、分子指紋識別和快速無損測量的表面光譜分析技術，在生命科學、物理、化學、材料學、地質學、考古和藝術品鑒定等領域應用廣泛。近年來，一些過渡金屬碳/氮化物（MXenes）表現出相當強的SERS活性，為SERS活性材料發展開辟了新的前景。MXenes材料具有成本低、表面改性靈活、光電性能優良等優點，但其瓶頸在于靈敏度不足，無法滿足實際應用需求。將MXenes材料的靈敏度推向更高水平仍然具有挑戰性。

柔性二維碳化釩MXene基濾膜的SERS增強效果示意圖

柔性二維碳化釩MXene基濾膜的SERS性能和增強機制

該工作創造性提出了一種新的策略，通過結合二維裁剪和分子富集來設計高靈敏度的柔性MXene基SERS襯底，成功制備了兩種類型的二維碳化釩（V4C3和V2C）MXenes材料，并證明其可作為性能優異的SERS平臺，其中V4C3作為SERS活性材料為首次報道。研究發現，與塊狀MXenes相比，二維裁剪賦予碳化釩MXenes費米能級附近更為豐富的態密度，促進了光致誘導電荷轉移，增加了多達2個數量級的SERS靈敏度。進一步，采用了一種基于真空輔助抽濾的分子富集方法來獲得超靈敏的SERS檢測。該方法可實現超快速分子富集（2 min內）、超高分子截留率（95%以上）和更低的檢測限（5 × 10-9M）。該工作為探索新型MXene基SERS材料提供了重要指導，并為設計高性能的SERS平臺提供了一種前沿策略。DOI: 10.1021/acsami.2c10800

研究工作得到了國家自然科學基金（11874108）、中央高校基本科研基金（2242021R41069和2242022k30008）、中國博士后科學基金（2021M700773）、江蘇省博士后科研資助計劃項目基金（2021K509C）和安徽理工大學高層次引進人才科研啟動基金的資助。

（鄭靈程）

關鍵詞： 安徽理工大學 拉曼光譜 研究領域