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科学岛团队在单分子层面揭示芳香族分子与金表面的相互作用

2024-01-16 16:38     来源:科学岛在线    
近日,中国科学院合肥物质院健康所杨良保研究员团队利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术,在单个金纳米二聚体上观测到芳香族分子与金表面间的相互作用。该成果发表在分析化学类顶刊Analytical Chemistry上,并被选为当期正封面(图1)。

图1.当期Analytical Chemistry正封面

芳香族分子与贵金属间的界面相互作用一直是科学研究的热点,它在催化、传感、电子学等多个领域具有广泛的应用价值。然而,由于表征技术的限制和实验条件的复杂性,人们对于这种相互作用在环境条件下的具体机制仍缺乏定量理解。针对这一难题,研究团队利用SERS技术能够提供表面分子振动光谱信息的独特优势,精心设计并构建了具有亚纳米间隙的金纳米二聚体结构。

通过这一创新性的实验设计,研究团队实现了对多环芳烃类分子的高灵敏SERS检测。实验结果表明,多环芳烃的SERS敏感性随着分子结构中芳香环数量的增加而提高,这一发现为芳香族分子的高灵敏检测提供了新思路。同时,研究还揭示了芳香分子在金表面的物理吸附类型以及界面处的电子密度分布(图2)。相关结论对于理解π-金属相互作用具有重要启发意义。

图2.SERS技术解析多环芳烃与金表面的π-Au相互作用

该研究不仅展示了SERS技术在单分子层面研究界面相互作用中的强大潜力,也为相关领域的基础研究和技术应用提供了新的启示。

论文的共同第一作者为健康所博士研究生周国良、健康所李盼副研究员以及厦门大学博士研究生肖远辉。通讯作者为健康所杨良保研究员、林东岳副研究员。该研究受到中国科学院科研仪器装备开发项目、国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金项目等支持。

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