一個工作在賓夕法尼亞州立大學(xué)的國際研究團隊已經(jīng)利用氮摻雜石墨烯作為基底研發(fā)出了一個高度靈敏的化學(xué)傳感器。這種技術(shù)可以在非常低的濃度下檢測出溶液中分子的痕量。研發(fā)此傳感器所使用的拉曼光譜，是檢測各種分子獨特的內(nèi)部振動常用的識別技術(shù)：當激光光線照射晶體或分子時，將會發(fā)生散射和顏色變化。這種散射光將會以拉曼光譜（其作為每個拉曼活性照射系統(tǒng)的獨特指紋）的形式被檢測到?？梢姽庾V中的不同顏色與不同的能量相關(guān)。

該研究團隊在他們的實驗中選擇了三種類型的熒光染料分子。經(jīng)常在生物實驗中被用作標記物的熒光染料在拉曼光譜中很難被檢測到，因為熒光會洗滌信號。然而，當染料被添加到石墨烯或N摻雜石墨烯基板上時，其光致發(fā)光-熒光淬滅。就其本身而言，拉曼信號如此之弱，因此人們嘗試了許多方法來加強其信號。一種使用原始石墨烯作為基板的技術(shù)可以將其拉曼信號提高幾個數(shù)量級。研究人員發(fā)現(xiàn)，在原始石墨烯中添加氮原子可以進一步提高靈敏度，并且可以給出石墨烯和氮摻雜石墨烯如何導(dǎo)致增強的理論解釋。

“通過控制氮摻雜我們可以改變石墨烯的能隙，并且該改變能夠產(chǎn)生一個顯著增強分子振動拉曼模式的共振效應(yīng)”。他們還指出，“該增強很難量化，因為每一種材料和光的顏色都將是不同的。但在某些情況下，我們將從零到我們第一次可以檢測的一些東西。你可以看到很多特征，然后進行大量的物理研究。對我來說，這項工作的最重要的方面是我們對這種現(xiàn)象的認識和理解。這將引領(lǐng)該技術(shù)進步。”

由于石墨烯的化學(xué)惰性和生物相容性，研究團隊預(yù)計，該新技術(shù)將有效地檢測有機分子的痕量。研究人員對于將該技術(shù)與便攜式拉曼光譜儀（該儀器可以被帶到偏遠的地方去檢測例如危險的病毒）相結(jié)合的前景感到很興奮。他們研究的熒光染料將使它快速容易地看到生物細胞內(nèi)化合物的存在。該技術(shù)本身是非常簡單的——將石墨烯基板在溶液中浸泡一小會兒——所以構(gòu)建特定分子拉曼光譜的整個庫應(yīng)該是可行的。

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