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开发合成石墨烯量子点更简便更有效新方法 复旦大学石墨烯研究取得重要进展

与贵金属相比,石墨烯结构稳定,价格低,环境友好,能够很好地吸附被探测分子。但是,石墨烯由于增强机制的限制,与传统贵金属相比,拉曼增强效果要明显弱一些。探索合适的拉曼增强衬底一直是表面拉曼增强光谱研究的重要课题。

复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室研究员魏大程团队在石墨烯量子点研究领域取得重要进展。昨天,相关研究成果以《准平衡等离子体增强化学气相沉积合成高洁净石墨烯量子点及拉曼光谱增强》为题在线发表于《自然·通信》。

表面增强拉曼光谱是指将待测物分子吸附在粗糙金属材料表面,使待测物的拉曼信号增强的光谱现象。表面增强拉曼散射(SERS)的发现,避免了荧光背景的干扰,使拉曼散射光谱检测的精度产生了飞跃,在生物化学、生物物理和分子生物学等方面得到了广泛的应用。最早用于拉曼增强的衬底主要以金、银、铜三种金属和少数极不常用的碱金属为主,金银等金属除了价格昂贵之外,衬底制作程序比较复杂,不同金属的增强效率差别比较大,因此寻找更好的表面拉曼增强衬底材料至关重要。

2011年开始,一些研究团队尝试用机械剥离的石墨烯作为表面拉曼增强的衬底材料,并且成功地探测到荧光分子的拉曼信号。

与贵金属相比,石墨烯结构稳定,价格低,环境友好,能够很好地吸附被探测分子。但是,石墨烯由于增强机制的限制,与传统贵金属相比,拉曼增强效果要明显弱一些。探索合适的拉曼增强衬底一直是表面拉曼增强光谱研究的重要课题。

魏大程课题组开发了一种合成石墨烯量子点的新方法,即准平衡等离子体增强化学气相沉积法。这种方法更加简便,可以直接在二氧化硅绝缘衬底上生长出高质量洁净的石墨烯量子点。与传统溶液法合成的石墨烯量子点相比,通过这种方法生成的石墨烯量子点分布均匀,尺寸和密度可以控制,缺陷少,结晶性好,表面干净无杂质,不用转移,可以直接作为拉曼增强衬底使用。测试结果表明该衬底拉曼增强效果优于普通二维石墨烯,远远优于传统溶液法合成的石墨烯量子点。

同时,课题组发现拉曼光谱增强效果与石墨烯量子点的尺寸有一定的依赖关系。这一研究提供了一种制备高质量洁净石墨烯量子点的新方法,拓展了石墨烯量子点在拉曼增强衬底中的应用。此外,这种方法合成的高质量洁净石墨烯量子点具有很强的光和物质相互作用,具有应用于未来光学和光电器件中的巨大潜力。参与这一研究工作的还有中国科学院上海技术物理所和中国科学院重庆绿色智能研究院。(通讯员 陈琳)

本文来自上海科技,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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