新拉曼光谱法可“看到”小于十亿分之一米粒子

科学日报(记者刘霞)——根据物理学家组织网络最近的一份报告，日本科学家开发了一种新的拉曼光谱方法，使研究人员能够分析直径仅为0.5-2纳米的金属粒子的化学成分和结构。这一最新的突破有望使科学家开发出新的微材料，可以广泛应用于电子、生物医学、化学和其他领域。

金属纳米粒子具有广泛的潜在应用前景，正在成为现代研究领域的“热点”。研究人员已经能够开发出直径只有0.5-2纳米(1纳米等于10亿分之一米)的金属纳米晶体。这些小粒子被称为“亚纳米团簇”(SNC)，具有非常独特的特性。例如，它可以用作(电化学)反应中的优良催化剂。它们还显示出奇怪的量子现象，并且对组成星系团的原子数量的变化非常敏感。

然而，现有的分析方法不适用于SNC检测和研究。其中一种方法叫做拉曼光谱。尽管传统的拉曼光谱及其变体在许多领域“显示了它们的才能”，但由于它们的低灵敏度，SNC的检测工作只能是“失望”。

有鉴于此，东京理工大学研究小组提出了一种新的方法来提高拉曼光谱的性能，使其能够胜任SNC分析。

在这项研究中，日本团队致力于提高特定拉曼光谱的性能——表面增强拉曼光谱。他们说，将包裹在薄的惰性二氧化硅外壳中的金/银纳米粒子添加到样品中可以放大样品的光信号，从而提高该技术的灵敏度。因此，他们首先从理论上确定了金/银的最佳尺寸和组成，并发现100纳米的银光放大器可以极大地放大粘附在多孔二氧化硅壳上的SNC信号。

研究带头人之一山本志古教授解释道:“这种光谱技术有选择地产生非常接近光放大器表面的物质的拉曼信号。”

为了验证这一发现，他们测量了SNC的拉曼光谱，结果获得了一项新的发现，解释了为什么SNC有如此高的与其原子相关的化学催化活性。

Yamamoto总结说，新的突破对于扩大亚纳米材料在生物传感器、电子和催化剂等各个领域的应用范围至关重要。