贵金属微/纳米结构阵列的构筑、SERS效应及其应用基础研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    50831005
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    200.0万
  • 负责人：
    蔡伟平
  • 依托单位：
    中国科学院合肥物质科学研究院
  • 学科分类：
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2008
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2009-01-01 至2012-12-31

项目摘要

针对基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的生化战剂检测中的关键问题，即高SERS活性衬底问题，构筑宏观尺度（平方厘米量级）贵金属微/纳米结构阵列，研究其SERS效应，探究其对生化战剂的敏感特性。主要包括：不同结构参数（排列周期、单元形态与尺寸等）、成份的贵金属微/纳米结构阵列的合成、控制及其对SERS活性的影响；研究阵列体系的表面等离子体共振吸收特性及其与SERS之间的关联；考察阵列体系的SERS效应与实验激发波长之间的关系；探索阵列体系的SERS的结构增强机理；探寻对沙林等生化战剂高效敏感的阵列表面修饰技术，揭示生化战剂浓度与SERS信号之间的关系。旨在获得具有高SERS活性的贵金属微/纳米结构阵列衬底及其构筑方法；揭示微/纳米结构阵列SERS效应的增强机理；发展表面修饰技术。为基于SERS效应的生化分子痕量检测技术提供材料基础，为微/纳米结构阵列的器件化和实用化提供近期可实现性。

结项摘要

本项目是以生化战剂（如沙林等分子）的快速痕量检测为目标牵引，开展贵金属微/纳米结构阵列的构筑、SERS效应及其应用基础研究。侧重于发展微/纳结构阵列构筑新原理、新方法与新技术，合成新型贵金属微/纳结构阵列，实现结构参数的调控与优化；研究贵金属微/纳结构阵列的SERS活性及其与结构参数相关性，筛选高SERS活性的贵金属微/纳米结构阵列衬底；尝试发展基于阵列的生化分子痕量探测技术等。 业已完成了预定的研究任务，达到了预期目标，取得了如下的主要进展。.1、微/纳米结构阵列构筑的新方法.发展了气液界面自组装的模板制作技术，建立了单层二元胶体晶体相图；提出了一系列结构参数可调的微/纳结构阵列构筑方法，如：基于模板的无影沉积与电沉积相结合的构造方法，基于单层有机模板和溶液－浸渍技术的逐层构造策略; 基于模板的蒸发/电沉积两步构筑技术，基于液相激光烧蚀的模板-电泳的空心球微/纳结构阵列组装策略等，实现了结构的调控。获得了系列具有实用价值的贵金属新型微/纳结构阵列，如：纳米片构建的空心球微/纳结构阵列，纳米多孔微球阵列，三维结构微/纳结构薄膜 等，具有优异的SERS活性[增强因子高达10^8]。所发展的方法具有普适性、简便性，可以有效地调控结构形态，拓展了SERS衬底的合成技术，为下一步基于SERS效应的探测器件的研制提供了基础。 .2、贵金属微/纳结构空心球阵列的结构调控SPR效应.采用所发展的构筑方法，通过模板结构参数与沉积条件，来调控Ag空心球微/纳结构阵列中空心球的大小、间隔、壳层厚度及表面形态等，进而调控了阵列结构参数相关的表面等离激元耦合效应，并实现了SERS活性优化。 .3、基于微/纳结构阵列的分子探测应用.基于实用的要求，发展了衬底清洁化处理的方法，如：等离子体清洗法，电化学清洗法，化学置换法等，确保了样品表面的清洁与可重复使用。研究并指认了一些典型生化分子及其水解产物的拉曼标准谱，包括：沙林水解产物、芥子气及其水解产物等。发展了蒸发浓缩水薄膜封存与增强拉曼散射效应的检测技术，实现了DMMP分子的微量检测；发展了基于微/纳结构多孔薄膜的电阻型痕量气敏探测技术，成功地实现了对沙林的快速、痕量(优于6ppb)气敏测量。.上述工作，可望为基于SERS效应的生化分子痕量检测的核心元件提供材料基础，为贵金属微/纳米结构阵列的器件化和实用化提供近期可实现性。

项目成果

期刊论文数量（30）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（9）
Tunable Surface Plasmon Resonance and Strong SERS Performances of Au Opening-Nanoshell Ordered Arrays
Au 开口纳米壳有序阵列的可调谐表面等离子体共振和强大的 SERS 性能
  • DOI：
    10.1021/am201455x
  • 发表时间：
    2012-01-01
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Liu, Guangqiang;Li, Yue;Cai, Weiping
  • 通讯作者：
    Cai, Weiping
Periodic one-dimensional nanostructured arrays based on colloidal templates, applications, and devices
基于胶体模板的周期性一维纳米结构阵列、应用和设备
  • DOI：
    10.1016/j.ccr.2010.09.015
  • 发表时间：
    2011-02-01
  • 期刊：
    COORDINATION CHEMISTRY REVIEWS
  • 影响因子：
    20.6
  • 作者：
    Li, Yue;Koshizaki, Naoto;Cai, Weiping
  • 通讯作者：
    Cai, Weiping
Plasmonic holographic imaging with V-shaped nanoantenna array
V 形纳米天线阵列的等离子体全息成像。
  • DOI：
    10.1364/oe.21.004348
  • 发表时间：
    2013-02-25
  • 期刊：
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhou, Fei;Liu, Ye;Cai, Weiping
  • 通讯作者：
    Cai, Weiping
Layer-controlled synthesis of WO3 ordered nanoporous films for optimum electrochromic application
层控制合成 WO3 有序纳米多孔薄膜以实现最佳电致变色应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Nanoscale
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Zhang, Hongwen;Duan, Guotao;Liu, Guangqiang;Li, Yue;Xu, Xiaoxia;Dai, Zhengfei;Wang, Jingjing;Cai, Weiping
  • 通讯作者：
    Cai, Weiping
Rattle-type Au@TiO2 hollow microspheres with multiple nanocores and porous shells and their structurally enhanced catalysis
具有多个纳米核和多孔壳的摇铃型Au@TiO2空心微球及其结构增强催化作用
  • DOI：
    10.1016/j.matchemphys.2010.04.034
  • 发表时间：
    2010-10
  • 期刊：
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Kong, Lingce;Duan, Guotao;Zuo, Guomin;Cai, Weiping;Cheng, Zhenxing
  • 通讯作者：
    Cheng, Zhenxing

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  • 发表时间：
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高国栋;李明;季旭;罗熙;蔡伟平
  • 通讯作者：
    蔡伟平

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

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前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
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实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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