近日，安徽理工大學(xué)力學(xué)與光電物理學(xué)院藍(lán)雷雷老師在表面增強(qiáng)拉曼光譜研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)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(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊ACS Applied Materials & Interfaces（中科院一區(qū)，Top期刊，IF=10.383）上發(fā)表。安徽理工大學(xué)為論文的第一完成單位，藍(lán)雷雷為論文第一作者。

表面增強(qiáng)拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，SERS）作為一種具有高靈敏度、分子指紋識(shí)別和快速無(wú)損測(cè)量的表面光譜分析技術(shù)，在生命科學(xué)、物理、化學(xué)、材料學(xué)、地質(zhì)學(xué)、考古和藝術(shù)品鑒定等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。近年來(lái)，一些過(guò)渡金屬碳/氮化物（MXenes）表現(xiàn)出相當(dāng)強(qiáng)的SERS活性，為SERS活性材料發(fā)展開(kāi)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(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，但其瓶頸在于靈敏度不足，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求。將MXenes材料的靈敏度推向更高水平仍然具有挑戰(zhàn)性。

柔性二維碳化釩MXene基濾膜的SERS增強(qiáng)效果示意圖

 柔性二維碳化釩MXene基濾膜的SERS性能和增強(qiáng)機(jī)制

該工作創(chuàng)造性提出了一種新的策略，通過(guò)結(jié)合二維裁剪和分子富集來(lái)設(shè)計(jì)高靈敏度的柔性MXene基SERS襯底，成功制備了兩種類(lèi)型的二維碳化釩（V4C3和V2C）MXenes材料，并證明其可作為性能優(yōu)異的SERS平臺(tái)，其中V4C3作為SERS活性材料為首次報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn)，與塊狀MXenes相比，二維裁剪賦予碳化釩MXenes費(fèi)米能級(jí)附近更為豐富的態(tài)密度，促進(jìn)了光致誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移，增加了多達(dá)2個(gè)數(shù)量級(jí)的SERS靈敏度。進(jìn)一步，采用了一種基于真空輔助抽濾的分子富集方法來(lái)獲得超靈敏的SERS檢測(cè)。該方法可實(shí)現(xiàn)超快速分子富集（2 min內(nèi)）、超高分子截留率（95%以上）和更低的檢測(cè)限（5 × 10-9M）。該工作為探索新型MXene基SERS材料提供了重要指導(dǎo)，并為設(shè)計(jì)高性能的SERS平臺(tái)提供了一種前沿策略。DOI: 10.1021/acsami.2c10800

研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（11874108）、中央高?；究蒲谢穑?242021R41069和2242022k30008）、中國(guó)博士后科學(xué)基金（2021M700773）、江蘇省博士后科研資助計(jì)劃項(xiàng)目基金（2021K509C）和安徽理工大學(xué)高層次引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金的資助。

（鄭靈程）