可调带隙碳量子点在表面增强拉曼散射中的应用

《Laser & Photonics Reviews》：BandGap-Tunable Carbon Quantum Dots for Surface-Enhanced Raman Scattering

碳量子点（CQDs）作为非金属SERS基材具有潜在应用价值，本研究通过金属-酚酸网络（MPN）调控CQDs带隙结构，首次实现其SERS性能的带隙可调性。实验发现MPN-CQDs的最大拉曼增强因子达5.5×10^4，并展现出优异的重复性和稳定性。通过揭示CQDs与待测物间的光诱导电荷转移机制及界面迁移路径，结合机器学习算法实现了对血红蛋白异质性的高灵敏检测。

　　

摘要

具有光致发光特性的碳点（CDs）已被广泛认可；然而，它们固有的表面增强拉曼散射（SERS）性能却鲜有报道。本文提出了一种基于金属-酚类网络（MPN）制备的带隙可调碳量子点（CQDs），该材料表现出优异且可控的SERS性能。由于其带隙结构易于调控，MPN-CQDs可能是理想的非金属SERS基底，可用于准确阐明化学机制（CM）。通过筛选MPN中的配位金属离子，MPN-CQDs能够实现最佳的SERS效果，最大拉曼增强因子达到5.5 × 10⁴，同时具备出色的SERS重复性和稳定性。随后，我们系统地揭示了带隙可调MPN-CQDs与分析物之间的界面光诱导电荷转移过程及其迁移路径。这类非金属SERS基底最终被应用于高灵敏度检测血红蛋白；进一步结合机器学习算法，我们成功实现了对血红蛋白异质性的精确识别。这是首次证明碳量子点具有可调SERS性能的研究，也为深入理解非金属材料中的化学机制提供了便捷途径。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。