SERS（表面增強拉曼(man)光譜）作為一種超高靈敏度(du)、超快(kuai)速的無損檢(jian)測光譜技術，在食品安全、環(huan)境監測等痕量有毒(du)有害物質檢(jian)測領域發揮越來越多(duo)的作用。

眾(zhong)所周(zhou)知，SERS增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)機(ji)理主要(yao)分(fen)為兩種(zhong)(zhong)。一種(zhong)(zhong)是(shi)電磁場(chang)增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)機(ji)理，依靠納(na)米結構的(de)金、銀(yin)、銅等金屬的(de)局(ju)域表面(mian)等離子共(gong)振實現(xian)拉曼信號(hao)的(de)增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)。另一種(zhong)(zhong)是(shi)化學增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)機(ji)理，依靠增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)基底與分(fen)子間(jian)的(de)電荷轉移(yi)實現(xian)拉曼信號(hao)的(de)增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)。

圖1. 增強機(ji)理

Zhongqun Tian et al. Nanostructure-based plasmonenhanced Raman spectroscopy for surface analysis of materials. Nature Reviews Materials 2016.

目前而言，大部分SERS檢(jian)測(ce)體系還是以電(dian)磁場增強(qiang)機理為主，需(xu)要設計具有(you)不同(tong)形貌和尺寸的幣族金屬納米結構。如何開發不需(xu)要金屬的高活性(xing)SERS基底材料，則成了一項更(geng)為艱巨的任務。

有(you)鑒于此，George C. Schatz, Antonio Facchetti, Hakan Usta, Gokhan Demirel等人合作開發了一種具(ju)有(you)高SERS活性的有(you)機半導體材料。

圖(tu)2. 納米結構的DFH-4T薄膜

研(yan)究人員通(tong)過氣相沉積技術，利用一(yi)種π-共軛的有機半(ban)導體α,ω-diperfluorohexylquaterthiophene (DFH-4T),設計制備了一(yi)種類(lei)似常春(chun)藤(teng)的超疏(shu)水納米(mi)結構薄膜。這種不含金屬的有機半(ban)導體分子薄膜對(dui)亞甲基藍可以實現3.4×103的拉滿信號增強。

圖(tu)3. 納(na)米結構DFH-4T薄膜的SERS增強

圖4. 納(na)米結構DH-4T薄膜的SERS增強(qiang)

量子力(li)學計算(suan)和(he)對(dui)比實驗表明，π-共軛的核(he)心(xin)氟(fu)碳取代以及獨特(te)的DFH-4T薄膜形(xing)貌對(dui)SERS增強起到(dao)主(zhu)導作(zuo)用。

　　　進一步，研究人員在(zai)DFH-4T薄膜(mo)表(biao)面涂覆一層金(jin)膜(mo)，實(shi)現了1010左右的增強系數(shu)，可以檢測到<10-21摩爾級別的待測物。

圖(tu)5. Au@ DFH-4T薄膜的SERS增(zeng)強(qiang)