基于有序银纳米火山阵列的柔性SERS基底的构筑及其对痕量爆炸物的检测

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51501018
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Currently, the trace explosives detection using surface enhanced Raman scattering (SERS) is hindered by the lack of cost-efficient and highly reproducibility fabrication methods for highly uniform flexible substrates. Thus this project addresses these challenges by developing a low-cost convenient nanotechnique to fabricate large-area flexible silver nano-volcano arrays (SNVAs) templated by ordered nanomembranes as robust SERS substrates for trace explosives detection on real-world surfaces. Project planning includes the following: (i) Fabricating and tailoring large-area, highly ordered SNVAs, and discussing the formation mechanism of self-assembled SNVAs and factors influencing their formation. (ii) Studying the localized surface plasmon resonance of the SNVAs with tailored topographies, investigating the influence of the excitation wavelength on the SERS, and exploring theoretical origin of SERS based on SNVAs. (iii) Collecting and detecting trace explosives by simply nondestructive methods, investigating the influence of the topography of SNVAs on SERS detection, and studying the dynamic range of the observable concentration dependencies. Specific objectives are to design and construct sensitive and reproducible SERS substrates for trace explosives detection and analysis, propose an appropriate electromagnetic model for the island film system, and develop and optimize methodologies for rapidly detecting trace explosives on real-world surfaces. Therefore, the project offers a promising platform for SERS-based molecular sensors, further increases understanding of plasmonic and field localization effects in periodic nanostructures, and provides a potential capability for trace explosives detection in homeland security and crime scene investigation.
针对基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的痕量爆炸物检测中的关键问题,即SERS基底问题,本项目预利用模板法构筑大面积有序可控的柔性银纳米火山阵列作为强健的SERS基底,探索利用其对痕量爆炸物快速检测的方法。主要包括:构筑和调控银纳米火山阵列,并探讨其形成机理和影响因素;研究其结构演化与其局域表面等离激元共振的关系,探究激发波长对SERS效应的影响,探寻该体系的SERS理论本源;探索通过简单的非破坏性手段直接对待测物体表面痕量爆炸物进行快速提取和检测的方法,研究基底形貌与检测效果的联系,明确其动态响应范围。旨在获得可用于痕量爆炸物检测的SERS基底及其构筑方法,提出适当的理论模型解释该研究体系,发展对现实表面痕量爆炸物进行快速检测的技术。最终为基于SERS效应的分子传感器提供材料基础,增进对纳米结构中等离激元和电场局域效应的认识,为国土安全和犯罪现场勘查中痕量爆炸物的检测提供实验依据。

结项摘要

针对基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的痕量爆炸物检测中的关键问题,即SERS基底问题,本项目利用模板法构筑大面积有序可控的柔性银纳米火山阵列作为强健的SERS基底,并提出了利用其对痕量爆炸物快速检测的方法。研究发现利用本项目所提出的简单廉价的方法能够轻而易举的实现厘米级别的高度有序的银纳米火山阵列的制备,并且其颗粒密高达E10 cm-2以上。其空心结构的形成可归因于表面成核效应和阴影效果共同作用,并且当沉积速率较高或是较低时均不利于空心银纳米火山阵列的形成。另外,通过调节模板的氧化电压和拓孔时间,能够对银纳米火山阵列的形貌进一步调控。相较于实心银纳米火山,空心的银纳米火山的等离激元共振特性表现出更高的可调谐性。当氧化电压为60 V时,吸收带几乎覆盖整个可见区。SERS基底的最大的增强因子高达E7,信号偏差控制在5 %内,动态响应范围为E-10到E-6 M。该柔性基底能够实现直接对待测物体表面痕量爆炸物进行快速提取和检测,检测极限为100 ng/cm2。本研究为基于SERS效应的分子传感器提供材料基础,增进对纳米结构中等离激元和电场局域效应的认识,为国土安全和犯罪现场勘查中痕量爆炸物的检测提供实验依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Wide-Angle Polarization-Independent Broadband Absorbers Based on Concentric Multisplit Ring Arrays
基于同心多裂环阵列的广角偏振无关宽带吸收器
  • DOI:
    10.1109/jphot.2017.2761799
  • 发表时间:
    2017-12-01
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS JOURNAL
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Tang, Bin;Zhu, Yiqi;Lang, Xianzhong
  • 通讯作者:
    Lang, Xianzhong
Radiation force of highly focused modified hollow Gaussian beams on a Rayleigh particle
瑞利粒子上高度聚焦修正空心高斯光束的辐射力
  • DOI:
    10.1016/j.ijleo.2016.04.108
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    OPTIK
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Tang, Bin;Li, Yanjie;Lang, Xianzhong
  • 通讯作者:
    Lang, Xianzhong
模板法制备有序金纳米帽SERS活性基底及其在水产品违禁药痕量检测中的应用
  • DOI:
    10.19289/j.1004-227x.2018.08.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电镀与涂饰
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    史雅莉;郎咸忠;马骥;蒋美萍
  • 通讯作者:
    蒋美萍
Radiation force acting on a Rayleigh dielectric sphere produced by Whittaker-Gaussian beams
惠特克高斯光束作用于瑞利介电球上的辐射力
  • DOI:
    10.1016/j.optlastec.2018.05.026
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics and Laser Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Tang Bin;Chen Kai;Huang Li;Lang Xianzhong;Zhou Xin;Tang B;Zhou X
  • 通讯作者:
    Zhou X
负偏置沉积法可控制备Cu_2O多孔纳米结构薄膜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周磊;诸一琦;苏江滨;刘阳;郎咸忠;蒋美萍;唐斌;朱贤方;曾祥明
  • 通讯作者:
    曾祥明

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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:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
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。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
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

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          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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