慕尼黑,80539 德国慕尼黑 * 通讯作者:r.oulton@imperial.ac.uk 分子振动对光的拉曼散射提供了一种通过分子内部键和对称性进行“指纹识别”的强大技术。由于拉曼散射很弱 1 ,因此非常需要增强、引导和利用它的方法,例如通过使用光学腔 2 、波导 3–6 和表面增强拉曼散射 (SERS) 7–9 。虽然 SERS 通过将光局限于金属纳米结构中极小的“热点”内而提供了显著的增强 6,15,22,2,但这些微小的相互作用体积仅对少数分子敏感,产生难以检测到的微弱信号 10 。在这里,我们展示了将 4-氨基硫酚 (4-ATP) 分子与等离子体间隙波导结合后的 SERS 引导至单一模式,效率 > 𝟗𝟗%。尽管牺牲了一个限制维度,但我们发现由于波导的更大传感体积和非共振模式,在宽光谱范围内 SERS 增强了 𝟏𝟎 𝟒。值得注意的是,波导-SERS (W-SERS) 足够明亮,可以对波导中的拉曼传输进行成像,从而揭示纳米聚焦 11–13 和珀塞尔效应 14 的作用。模拟激光物理学中的 𝛃 因子 15–17,观察到的接近 1 的拉曼 𝛃 因子为 SERS 技术带来了新的亮点,并指出了控制拉曼散射的替代途径。 W-SERS 引导拉曼散射的能力与基于集成光子学 7-9 的拉曼传感器有关,可应用于气体和生物传感以及医疗保健。拉曼光谱尽管效率低下,但由于利用了可见光波长下激光和探测器技术的成熟度,已成为一种强大的技术。已经开发出各种依赖于受激拉曼散射 1 或表面增强拉曼散射 (SERS) 18-20 的增强技术。受激拉曼过程是一系列强大方法的基础,但依赖于高强度和短脉冲光激发,这通常会损坏样品。同时,SERS 21 已成为一个庞大的研究领域,探索能够将拉曼增强许多数量级的金属纳米结构,例如粗糙的金属表面 22、纳米颗粒 10,23,24、纳米间隙 25,26、波导 9,27 和金属尖端 18,28,29。尽管对单个分子敏感,SERS 仍有几个局限性。首先,最强的 SERS 需要非常小的“热点”,其中增强是活跃的,但只有少数分子可能会经历它。其次,共振增强限制了拉曼带宽。最后,从局部场中出现的 SERS 会发生衍射,使有效检测变得困难 10 。在本信中,我们使用等离子体波导探索波导增强拉曼散射 3–6 ,结合 SERS 7–9 ,如图 1a 所示。它由一个等离子体间隙波导和放置在玻璃基板两端30-32的光学天线耦合器组成。间隙区域的拉曼散射通过两种机制增强:纳米聚焦效应11-13引起的局部激发强度增加,以及真空涨落增强引起的珀塞尔效应14。图1b中波导模式的有限差分时域(FDTD)模拟显示了光学限制强度。虽然波导在许多倍频程上提供非共振SERS,但这种增强在天线-波导耦合的有效带宽内持续存在。虽然这种方法牺牲了沿一个方向的限制,但强波导-SERS(W-SERS)能够对纳米结构上的拉曼传输进行成像,并观察纳米聚焦和珀塞尔效应。我们发现间隙模式中的SERS占主导地位,因为它驱动珀塞尔效应。因此,我们引入了自发拉曼β因子15–17,以量化SERS与该单一模式耦合的比例。我们发现W-SERS在宽光谱范围内产生接近1的拉曼β因子,增强了10 4。
对293至1850 K的天然IIA钻石中一阶Rarnan光谱的测量。stokes和抗烟分量的组件都因其强度,拉曼的偏移和宽度而随温度而变化。光膜测量法用于进行温度测量值,其结果是由Stokes独立确认的 - 抗Stokes强度比。随着温度的变化和宽度变化与C. Z. Wang,C。T。Chan和K. M. Ho的分子动力学模拟一般一致。修订版b 42,11 276 {19901]。可以将样品加热到高达1850 K的真空中的温度,而无需任何有多态性转化为石墨的迹象,这也与先前的研究一致。使用CRN'和绝对温度的单位,我们的实验一阶拉曼移动可方便地表示为AV = a,t'+a,t+a,其系数为-1。075x10'cm'K', - 0。00777 cm'K'和1334。5 cm'。
然而,碳材料的复杂性和多变性对满足现代工业的需求提出了重大挑战,尤其是对锂离子电池 (LiB) 的需求。先进的分析方法,例如从 2 峰到 4-5 峰拟合的过渡,对于捕捉新兴碳材料的详细特性是必不可少的。粒度分布和形态对电极性能有至关重要的影响,但传统方法往往无法准确表征这些特性,导致质量不一致。现有的质量控制流程劳动密集且效率低下,降低了生产率和可靠性。由于碳材料的异质性,确保精确测量非常困难,需要准确的基线校正、信噪比管理和可靠的峰值拟合,所有这些都需要专业知识。
4。SC/ OBC状态索赔或任何其他福利的关键日期。费用特许权,预订,年龄 - 释放等(另外未指定)将是接收在线申请的截止日期。根据保留对OBC的预约的人必须确保他拥有种姓/社区证书,并且在关键日期不会落在奶油层。候选人还可以指出,就上述内容而言,他们的候选人资格将保持临时性,直到研究所的真实性得到验证为止。5。申请表中申请人填写的详细信息将在发布结果之前得到适当的验证。如果候选人未能为他们填写的细节提供真实的证明,则将立即没收他们的候选人资格。
挥发性有机化合物(VOC)代表健康和环境危险化合物,但在其他领域中也起着至关重要的作用,包括早期疾病诊断和对饮食生产重要的健康状况的感知感。准确的VOC分析是必不可少的,需要创新的分析方法才能快速现场检测,而无需复杂的样品准备。表面增强的拉曼光谱(SER)是一个多功能的分析平台,非常适合检测化学物种。它依赖于光学探测金属纳米结构,这些金属纳米结构与与表面等离子偶联相关的紧密限制的电磁场,然后将拉曼散射的效率提高至单分子检测。尽管如此,SERS仍面临局限性,尤其是不与高贵金属结合的分析物。可以通过将传感器表面与金属有机框架(MOF)接口来规避此限制。以其化学和结构多功能性而闻名,MOF在其多孔结构中有效地预浓缩了低分子量物种。本评论介绍了基于MOF的SERS基材的最新发展,强调设计规则以最大化分析性能。在工业和环境监测的背景下讨论了检测有害VOC的状态的概述。此外,还包括对医学诊断和香气和风味分析中新兴应用的VOC分析调查。
散射(基于SER)的传感器在敏感性,效率和便携性方面提供了许多传统传感器的优势。等离子底物以高度开发的纳米结构金属的形式形式显示,已显示出对拉曼散射信号的显着增强(最多10 7次)的显着性增强(有机/生物/生物有机分子,底层质量,且无机的晶体 - 晶体质体nano-scressor nanano-nanano-nanano-nanano-nanano-nanano crenivers nanano corneminity the semogange cants cants s lms。 (LSPR)。13 - 15使用纳米光刻的金属纳米簇阵列组成的等离子底物的制造允许研究谐振效应,以增强对位于不同大小的金属纳米粉丝的分析物的增强。15用于等离子材料,金和银主要使用。第一个是一种惰性材料,在正常条件下不进行化学反应,但可以提供足够的等离激元增强。第二个,尽管是反应性的,但具有介电功能的高度假想部分,因此具有强大的等离子增强功能。两种材料都广泛用于可见光谱范围内的SER和TERS实验。石墨烯用于创建此类传感器,原因有几个。首先,由于石墨烯是导体,因此可以激发自己的等离子体,从而激发
摘要。三维(3D)成像对于理解复杂的生物学和生物医学系统至关重要,但是活细胞和组织成像应用仍然面临着由于成像速度的限制速度和强烈散射而面临的挑战。在这里,我们提出了一种独特的相调节刺激的拉曼散射断层扫描(PM-SRST)技术,以实现细胞和组织中的无标记的3D化学成像。为了完成PM-SRST,我们使用空间光调节器来电子方式操纵沿针头贝塞尔泵束的聚焦Stokes束进行SRS层析成像,而无需进行机械Z扫描。我们通过实时监测以8.5 Hz体积速率的水中的三键珠的3D布朗运动以及对MCF-7细胞中乙酸刺激剂的即时生化反应,证明了PM-SRST的快速3D成像能力。此外,将贝塞尔泵束与更长的波长stokes梁(NIR-II窗口)相结合,在PM-SRST中提供了出色的散射弹性能力,从而在更深的组织区域中可以快速断层扫描。与传统的点扫描相比,PM-SRST技术在高度散射介质(例如聚合物珠幻影和诸如猪皮肤和脑组织等生物学)的成像深度方面提供了〜双重增强。我们还通过观察氧化氘分子到植物根中的动态扩散和摄取过程来证明PM-SRST的快速3D成像能力。开发的快速PM-SRST可用于促进代谢活性的无标签3D化学成像以及活细胞和组织中药物输送和治疗剂的功能动态过程。
摘要:催化是现代社会必不可少的基石,支持了超过80%的制成品并驱动了90%以上工业化学过程的生产。随着对更有效和可持续过程的需求增长,需要更好的催化剂。了解催化剂的工作原理是关键,在过去的50年中,表面增强的拉曼光谱(SER)已成为必不可少的。在1974年发现,SERS已演变为一个成熟而有力的分析工具,转变了我们在学科跨学科中检测到分子的方式。在催化中,SERS已使人们能够洞悉动态表面现象,从而在非常高的空间和时间分辨率下促进了催化剂结构的监测,吸附物相互作用和反应动力学。本评论探讨了SER在催化和能量转化领域的成就以及未来的潜力,从而强调了其在推进这些关键研究领域中的作用。关键字:表面增强的拉曼散射,SER,电催化,光催化,热催化,等离子体催化,能量转换,能量储存
摘要:很少的石墨烯具有低能载体,其表现为巨大的费米子,在运输和光散射实验中都表现出有趣的特性。将共振拉曼光谱的激发能降低至1.17 eV,我们将这些巨大的准粒子靶向在靠近K点的分裂带中。低激发能量削弱了可见的一些拉曼过程,并诱发了双层和三层样品中共振2D峰的子结构的更清晰的频率分离。我们遵循每个子结构强度的激发能量依赖性,并将双层石墨烯的实验测量与从头算的理论计算进行比较,我们追溯了对探测电子散布接近的电子散布和增强电子 - 唱机元件元素元素的关节效应的此类修改。关键字:石墨烯,拉曼,电子 - 声子,巨大的狄拉克费米,运输
随着拉曼光谱的发展及其应用域的扩展,用于光谱数据分析的常规方法已经表现出许多局限性。探索新的方法以促进拉曼光谱和分析已成为研究重点的一个领域。已经证明,机器学习技术可以从光谱数据中更有效地提取有价值的信息,从而为分析科学创造前所未有的机会。本文概述了用于机器学习(ML)和ML-Algorithms的传统且最近开发的统计方法,用于基于拉曼光谱的分类和识别应用。这些方法包括主要成分分析,k-nearest邻居,随机森林和支持向量机,以及基于神经网络的深度学习算法,例如人工神经网络,卷积神经网络等。大部分审查致力于从多个领域的Raman光谱中的机器学习进展,包括材料科学,生物医学应用,食品科学等,这达到了令人印象深刻的分析准确性。在许多这些应用领域中,拉曼光谱和机器学习的结合是实现高通量和快速识别的前所未有的机会。还讨论了当前研究的局限性,并提供了对未来研究的观点。