厦门大学院士组Nature子刊新文章

　　

生物通报道：来自厦门大学，美国乔治亚理工学院等处的研究人员研发出了一种新型检测方法：壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)方法，这种方法具有重要的生命科学领域应用，比如在食物安全，药物以及环境污染检测中发挥作用。就此研究人员介绍了这种方法的具体操作步骤，相关成果公布在Nature Protocols杂志上。

文章的通讯作者分别是厦门大学化学系田中群院士，以及佐治亚理工学院王中林教授，其中田中群院士早年毕业于厦门大学，2005年当选为中国科学院院士。主要研究方向为表面增强拉曼光谱、谱学电化学、纳米电化学等方面的研究，曾发表Nature文章，介绍了一种可以在食物安全，药物以及环境污染检测中发挥作用的一种基于表面增强拉曼光谱的新技术。

表面增强拉曼散射（SurfaceEnhanced Raman Scattering, SERS）是指一些吸附到某些粗糙金属表面分子的拉曼信号增强的现象。十年前，SERS的发展被认为已经达到了一个较高的水平。直到Kneipp等两个课题组发现利用SERS，可以检测到物质的单分子尤其是生物分子，由此SERS的研究领域被拓宽了，因此也吸引不少跨学科研究人员的关注。

SERS技术可以用于食物安全，药物以及环境污染检测等多个方面，比如辅助用于癌症化疗的药物美司钠，可以与化疗药物的代谢毒性物质结合，经尿道排出，减小对人体的副作用。测定美司钠含量的方法不少，但利用拉曼光谱方法具有时间短，纯度高等优点。

田中群研究组此前也与王中林教授合作，发表了题为“壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱”的文章，介绍了一种基于表面增强拉曼光谱的一种新技术，提出建立壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)方法，并首次在电化学控制条件下获得了多种分子或离子吸附在铂、金等单晶电极上的表面拉曼光谱。

在此基础上，研究人员又进行了深入探索，介绍了这种方法的具体准备流程，如何进行应用，尤其是在活体细菌和果蝇中的操作方法。

这种壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱方法克服了之前只能用于“自由电子类（free-electron–like）”金属基质的限制，能以Au-core silica-shell纳米粒子为核心，将这种方法升级到了能用于任何组成成分和形态的高级版。

这篇文章介绍了具体流程，比如如何用不同核心大小（55nm和120nm），不同形状（纳米球，纳米棒和纳米粒子），以及不同壳厚度（1-20nm）来准备壳层隔绝纳米粒子SHINs。然后如何将SHINs用于具有不同电化学环境的单层表面，或者活体细菌和果蝇等。

利用这种技术，研究人员可以在1-3个小时内准备好SHINs，之后的过程则大约需要1-2个小时。

这种新方法未来将在生命科学和材料科学中得到运用，例如，在食物安全、药物、炸药以及环境污染检测中发挥作用。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Surface analysis using shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is a powerful fingerprint vibrational spectroscopy with a single-molecule detection limit, but its applications are generally restricted to 'free-electron–like' metal substrates such as Au, Ag and Cu nanostructures. We have invented a shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy (SHINERS) technique, using Au-core silica-shell nanoparticles (Au@SiO2 NPs), which makes SERS universally applicable to surfaces with any composition and any morphology. This protocol describes how to prepare shell-isolated nanoparticles (SHINs) with different well-controlled core sizes (55 and 120 nm), shapes (nanospheres, nanorods and nanocubes) and shell thicknesses (1–20 nm). It then describes how to apply SHINs to Pt and Au single-crystal surfaces with different facets in an electrochemical environment, on Si wafer surfaces adsorbed with hydrogen, on ZnO nanorods, and on living bacteria and fruit. With this method, SHINs can be prepared for use in ∼3 h, and each subsequent procedure for SHINERS measurement requires 1–2 h.

作者简介：

田中群

2005年11月当选为中国科学院院士

学习及工作经历：

1978.2-1982.2，厦门大学化学系，本科生
1982.3-1983.8，厦门大学化学系，硕士生
1983.9-1987.1，英国南安普敦大学化学系，博士生
1987.2-1989.1，厦门大学化学系物理化学博士后流动站，博士后
1989.2-1991.11，厦门大学化学系，固体表面物理化学国家重点实验室，副教授
1990.8-1991.1，美国犹它(Utal)大学国家冷核聚变研究中心，访问科学家
1996.10-2003.5，固体表面物理化学国家重点实验室，常务副主任

现任职务：

1991.12-至今，厦门大学化学系，固体表面物理化学国家重点实验室，教授
1994.12-至今，厦门大学化学化工学院，博士生导师
2003.5-至今，固体表面物理化学国家重点实验室，主任

研究领域/方向/成果：

主要开展表面增强拉曼光谱、谱学电化学、纳米电化学等方面的研究。深入研究了SERS效应和一些电化学基本问题以及具有重要应用背景的电化学体系；从方法学的角度, 发展电化学拉曼光谱的实验及理论研究方法和建立有关联用技术，系统研究有关检测灵敏度、光谱分辨率、时间分辨率和空间分辨率等方面的问题；并开展电化学纳米加工和制备研究。获得了多种纯过渡金属体系的表面增强拉曼散射(SERS)光谱谱图，证实了VIII B族过渡金属具有弱SERS效应，并应用于各种电化学体系；应用不受谱仪检测器分辨率限制的时间分辨拉曼光谱技术，建立了电位平均拉曼光谱新方法；还发展了在微芯片上用电化学构造电极纳米间隔的技术。已经发表SCI论文200多篇，被他们引用1000多次。还应邀在国际电化学学会(ISE)大会和国际拉曼光谱学大会（ICORS）上做大会邀请报告，为Wiley & Sons撰写Surface Enhanced Raman Spectroscopy专著，为Wiley & Sons的分析化学大全、Wiley & VCH的电化学大全上撰写专章。

1996年获国家杰出青年基金，1997年入选人事部“百千万人才工程”，2001年被聘为教育部“****奖励计划”特聘教授，并作为主持人获国家自然科学基金委首批创新群体项目资助。现为英国皇家化学会资深会员(Fellow)、国际拉曼光谱大会执行委员会委员、中国化学会理事，曾任国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)物理化学和生物物理化学委员会衔称委员。现在还担任ChemComm., Journal of Physical Chemistry B, Langmuir、J. Raman Spectroscopy、Phys. Chem. Chem. Phys.、Electrochemica Acta等六个国际学术刊物的编委和《中国科学》等九个国内学术刊物的副主编或编委。


获奖情况等：

2006年获全国五一劳动奖章
2004年获“全国师德先进个人”称号
2002年6月获福建省优秀专家称号。
2002年2月获中国高校科学技术进步一等奖(第一完成人)
2000年9月获福建省先进工作称号(福建省劳动模范)
1999年9月获香港求是科技基金会“杰出青年学者奖”。
1997年1月获福建省教学成果二等奖。
1998年入选国家人事部“百千万人才工程”
1995年5月获福建运盛青年基金会“第二届运盛青年科技奖”。
1993年6月获国家教委(现教育部)科技进步二等奖，获奖项目：光学光谱电化。
1990年4月被国家计委、教育部、中国科学院评为国家重点实验室先进工作者。