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探索貴金屬/半導體奈米結構在表面增強拉曼光譜應用的協同作用

為了解決3M 8803的問題，作者Nazar Riswana Barveen 這樣論述：

作為先進的感測技術，表面增強拉曼光譜（SERS）以其獨特的性質吸引了廣泛研究人員的興趣，其獨特的指紋光譜資訊甚至可以識別到單分子級的各種化學和生物樣品。SERS 是一種功能強大的非侵入性技術，具有靈敏度高、重複性好、均勻性好等優點。迄今為止，貴金屬和半導體材料被認為是產生高 SERS 增強的先驅。研究人員已經做出了相當大的努力來開發多功能的 SERS 活性基板，但製造方法仍然是一個挑戰。此篇論文的工作旨在藉由使用貴金屬/半導體奈米結構作為SERS活性物質，透過電磁與化學機制，來達到拉曼信號的增強。論文的研究中合成氧化鋅 (ZnO)、釩酸銀 (AgVO3)、氯化銀 (AgCl) 和碳化鈦 (T

iC) 等半導體，並通過使用簡單的光還原方法，以銀 (Ag) 和金 (Au) 等貴金屬奈米粒子裝飾。貴金屬在半導體表面的結合提供了優越的 SERS 增強，其優點是 (i) 在大表面積的半導體表面以光沉積所形成的貴金屬粒子，其彼此間隙處產生大量的熱點，有效地增強探針分子的拉曼信號；(ii) 貴金屬/半導體奈米結構的粗糙度對探針分子表現出很強的捕獲能力； (iii) 可以提高所提出的 SERS 基底的靈敏度、均勻性、穩定性和可重複性。論文中利用水熱法和光還原的方式，合成了花形ZnO@Ag奈米結構，對日落黃（SY）、羅丹明（R6G）和檸檬黃（TZ）等多種食用色素具有超低檢測極限，其偵測極限 (LOD

) 分別為 10-10 M、10-12 M 和 10-11 M。紫外線照射花狀 ZnO@Ag 揭示了在單個基板上對 SY、R6G 和 TZ 的自清潔能力，可用於多次 SERS 檢測。我們開發了一種基於 Ag-NPs@β-AgVO3 奈米棒 (NRs) 的 SERS 基板，用於抗生素氯黴素 (CAP) 的超靈敏檢測。所提出的 Ag-NPs@β-AgVO3-NRs 的特點是在 NRs 和 NPs 之間的介面處形成了許多熱點區域，這些區域具有 108 級的優異分析增強因子（AEF）。所提出的 SERS 基板用於檢測實際樣品中的 CAP，如牛奶、眼藥水和自來水。通過水熱過程生產的銀奈米線 (Ag NW

s) 用作化學範本，以簡單的光還原方法生產銀/金/氯化銀納米線 (Ag/Au/AgCl NWs)，用於 SERS 檢測抗生素 [呋喃唑酮(FZD)] 和鎮痛藥 [撲熱息痛 (PCT)]。探索了 Ag/Au/AgCl 異質結構的單獨和多重檢測能力，以及它們通過紫外線照射過程光分解 FZD 和 PCT 的自恢復能力，所提出的 Ag/Au/AgCl 異質結構在檢測人尿樣品中 FZD 和 PCT 方面的實用性取得了令人滿意的結果。所提出的 TiC/Au-NPs SERS 基板用於檢測氯丙嗪 (CPZ)，線性範圍為 10-1–10-11 M，超低檢測限為 3.92×10-11 M。實際可行性所提出的 T

iC/Au-NPs SERS 基板通過加標和回收方法確保了人類生物體液（如尿液和唾液）中 CPZ 的檢測。本論文工作為提高貴金屬/半導體SERS基板的SERS活性開闢了一條新途徑，並將其用於實際應用，特別是在環境污染管理中測定抗生素、染料、鎮痛藥和抗精神病藥。