基于芯片实验室技术的表面增强光谱学在分析科学中的应用
本文选题:表面增强光谱 + 局域表面等离子共振 ; 参考:《光谱学与光谱分析》2017年02期
【摘要】:集成具有一序列微流控操作单元的芯片实验室技术,在微流控通道内铺陈金属纳米粒子(尤其是金、银以及铜纳米粒子)作为衬底,泵入多通道微纳升分析物,用于联用表面增强光谱在痕量、实时、原位、过程反应等检测中具有重要的意义。这种联用检测技术集成了芯片实验室和表面光谱两种技术的优点:芯片实验室技术集成流程式分步操作,实现筛选取样,分段、实时反应检测,减小样品量,稳定测试环境等优势以及表面增强光谱的光谱响应快,灵敏性和选择性强、原位检测等优点。借助于Drude模型以及适当的边界条件,外电场引发金属颗粒价电子的局域等离子振荡,并推导了产生共振的局域表面等离子增强以及受激感应偶极子振荡产生表面拉曼增强的物理电磁增强机制。综述了芯片实验室表面局域等离子检测在生物、医药、食品安全等方面的应用,检测通道的增加促使检测效率有较大的提高,同时检测限能力获得较大的突破。综述了芯片实验室技术结合表面增强拉曼光谱公共安全、生物医学、电化学和生物传感器等领域的应用,表面增强拉曼光谱的高度灵敏性以及指纹性应用于痕量检测。根据芯片实验室技术在研究开发和应用已经获得不断的进展,结合3D打印技术,精准控制多通道结构尺寸,更好地满足设计的需求。表面等离子增强光谱以及表面增强拉曼光谱等表面光谱检测技术在应用上日趋成熟,获得突破传统显微镜的光学极限的分辨能力。这种联用技术在实际定性或者半定量痕量分析检测应用中具有光明的前景。
[Abstract]:Integrating the chip lab technology with a sequence of microfluidic operation units, metal nanoparticles (especially gold, silver and copper nanoparticles) are placed in the microfluidic channels as substrates, and pumped into multichannel micronanotubes, It is of great significance in the detection of trace, real time, in situ, process reaction and so on. This kind of combined detection technology integrates the advantages of chip lab and surface spectrum technology: chip laboratory technology integrates flow step operation, realizes screening sampling, segmenting, real time reaction detection, and reduces sample size. It has the advantages of stable testing environment, fast spectral response, high sensitivity and selectivity, and in situ detection. With the help of the Drude model and the appropriate boundary conditions, the local plasma oscillation of valence electrons in metal particles is induced by an external electric field. The physical and electromagnetic enhancement mechanisms of local surface plasma enhancement and stimulated induced dipole oscillation are deduced. The applications of surface plasma detection in microchip laboratory in biology, medicine and food safety are reviewed. The increase of detection channels leads to a great improvement in detection efficiency and a great breakthrough in detection limit. The applications of chip lab technology in combination with surface enhanced Raman spectroscopy, common safety, biomedicine, electrochemistry and biosensor are reviewed. The high sensitivity of surface-enhanced Raman spectroscopy and the application of fingerprint in trace detection are reviewed. According to the research, development and application of chip lab technology, 3D printing technology has been used to accurately control the size of multi-channel structure to better meet the needs of the design. Surface plasma-enhanced spectroscopy and surface-enhanced Raman spectroscopy are becoming more and more mature in application, and the resolution ability to break through the optical limit of traditional microscopes is obtained. The combined technique has a bright future in the application of qualitative or semi-quantitative trace analysis.
【作者单位】: 中山大学测试中心;广东食品药品职业学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(51373205,51303217,21576301)资助
【分类号】:O657.37
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