拉曼光谱技术在微/纳塑料检测中的应用

塑料由于其重量轻、可塑性强、成本低等诸多优点得到广泛应用,然而,在给人们的生产生活带来便利的同时,塑料降解产生的微/纳塑料(Micro/Nano-Plastics,MNPs)颗粒也对生态环境与人体健康产生威胁。为此,发展高效且可靠的MNPs检测技术迫在眉睫,拉曼光谱技术在MNPs检测方面具有良好潜力。通过对拉曼光谱技术在MNPs检测中的应用进行综述,为后续的研究提供参考。拉曼光谱(Raman Spectroscopy,RS)是一种通过检测样品中分子振动并直接观察其振动的空间分布以确定待测样品化学结构、物相、结晶度和分子相互作用等信息的技术。随着诸如SERS、TERS、SHINERS和CARS等技术的不断发展以及拉曼光谱技术与显微镜等辅助技术或算法的结合,以拉曼散射为基础的检测技术使MNPs检测的灵敏度显著提高,并在生态环境、人生活环境和生物样品MNPs检测中发挥着重要的作用。

基于拉曼光谱技术的聚合物材料制备与组成分布的研究进展

聚合物材料制备过程和聚合物中添加剂的含量及分布决定了材料的性能,拉曼光谱技术为相关研究提供了一种有效的表征手段。基于拉曼光谱的基本原理,介绍了表面增强拉曼光谱、拉曼光谱成像、激光显微共聚焦拉曼光谱等多种拉曼光谱衍生技术,总结了相关技术在聚合物加工和聚合反应过程中的应用,评述了聚合物中添加剂分布的检测,涵盖了乳化剂、染料以及其他添加剂的浓度、分布及迁移规律等,并对拉曼光谱衍生技术进行了展望。

基于消荧光差分拉曼光谱技术预测食用油复热时长

为实现食用油复热时长的快速测量,选取4种常用的植物油(大豆油、花生油、玉米油、葵花籽油)进行不同时长的加热,基于自主研制的消荧光差分拉曼光谱仪完成样品的原始拉曼光谱及差分拉曼光谱测试。首先,分析植物油的拉曼光谱特征峰归属及复热时长对拉曼光谱的影响,并对原始拉曼光谱及差分拉曼光谱进行主成分对比分析。其次,基于差分拉曼光谱及经小波变换去除荧光干扰的原始拉曼光谱,分别建立食用油复热时长定量模型,并对比分析试验结果。结果表明,与经小波变换去除荧光干扰的原始拉曼光谱相比,基于差分拉曼光谱的食用油复热时长定量模型,玉米油、花生油、葵花籽油、大豆油的验证集R^(2)分别从0.976 9、0.973 1、0.980 9、0.984 2升至0.996 4、0.996 4、0.994 6、0.991 2;验证集均方根误差从1.248 9、1.348 0、1.134 0、1.031 1降至0.494 6、0.491 0、0.606 1、0.768 5。由此表明,利用差分拉曼光谱技术提高了食用油复热时长定量模型的稳定性和精确度。本研究结果为植物油复热时长定量快速检测提供了一种可行的方法。

拉曼光谱技术在单细胞表型检测与分选中的应用进展

基因组测序、编辑与合成技术日新月异,推动了基因型“设计”和“合成”能力的突飞猛进,同时也使人工细胞的表型检测成为合成生物学发展的瓶颈之一。对于细胞功能的快速测试与评价,单细胞分析技术具有重要意义与前景,但理想的解决方案需要具备活体无损、非标记式、提供全景式表型、能分辨复杂功能、快速高通量且低成本、能与组学分析联动等特征。拉曼光谱技术具备上述所有特征,能够提供单细胞的化学成分组成及分子结构等信息,是一种高效的单细胞表型识别技术。本文首先概述了拉曼组概念和基于拉曼组的细胞功能表型识别,包括代谢产物定性和定量、底物代谢和互作表征、细胞种类和状态鉴定以及环境应激检测等;其次,根据拉曼信号的分类、拉曼信号检测模式和目标细胞分选策略,对现有的拉曼分选平台及其在细胞表型分选中的应用进行分析总结;最后,对单细胞拉曼光谱技术在合成细胞表型检测与分选面临的问题、潜在解决策略进行了探讨和展望。单细胞拉曼光谱技术不仅为细胞工厂的高通量、全景式表型检测与筛选提供了全新的解决方案,还将推动“单细胞精度的表型组-功能基因组”作为一种新的生物大数据类型,服务于“数据科学”驱动下的合成生物技术。

表面增强拉曼光谱技术在果蔬真菌毒素残留检测中的研究进展

果蔬在采摘后的加工、贮藏、运输等环节中易受到环境中微生物的污染,造成果蔬腐败变质,其中部分产毒真菌在增殖过程中会产生大量真菌毒素,给消费者身心健康造成了严重威胁,因此建立快速、准确的真菌毒素检测方法对保证果蔬品质安全至关重要。近年来,表面增强拉曼光谱技术(surface-enhancement Raman spectroscopy, SERS)因具有高灵敏性、快速性、无破坏性、不受水分干扰等优点备受关注。本文阐述了SERS概况和增强机制,对SERS检测果蔬真菌毒素领域常用的金属溶胶基底和固体复合基底进行了简单介绍,以检测方法、基底制备技术、检测结果和遗留问题为切入点强调了SERS对不同果蔬食品真菌毒素痕量检测的应用,并介绍了SERS在真菌毒素检测领域的应用前景和局限性,对现有问题提出了解决思路,旨在为今后SERS应用于真菌毒素检测领域提供帮助。

水果中农药残留的表面增强拉曼光谱技术快速检测研究

为了建立水果中农药残留的快速检测方法,通过过氧化氢和浓硫酸处理制备疏水化的硅片基底,采用静电吸附法将金纳米粒子组装到硅片基底表面,形成硅片/金纳米粒子复合基底,将水果中残留的福美双、百草枯和啶虫脒等3种农药经抽提后滴加到复合基底上,采用表面增强拉曼光谱技术进行检测。结果表明,福美双、百草枯和啶虫脒的方法线性范围分别为0.20~2.00、0.05~0.50、0.20~2.00 mg/kg,最低检测浓度分别为0.20、0.05、0.20 mg/kg。该方法应用于苹果、橘子和梨等水果的农药残留量分析,回收率在94.5%~120.0%之间,相对标准偏差均在15%以下。该方法具有较高的准确度和精确度,适用于水果农药残留的快速检测。

拉曼光谱技术在二维半导体光催化剂异质结研究中的应用

高活性光催化剂的设计是高效利用太阳能的有效手段,其中二维(2D)半导体光催化剂因其独特的物理化学性质,在光催化研究中有着较大优势。构筑异质结具有改变二维半导体能带结构、抑制光生载流子复合等作用,是一种高效的二维半导体光催化剂的设计方法。拉曼光谱技术因其探测时间短、可原位、无损检测以及样品制备简单等优点,在半导体材料研究中的应用逐渐增多。文章介绍了拉曼光谱技术的基本原理,并对近年来二维半导体光催化剂设计的有关研究进行整理,综述了拉曼光谱技术在二维半导体光催化剂异质结研究中的应用,为新型二维半导体光催化剂的设计奠定了技术基础。

拉曼光谱技术在纺织文物染料鉴定中的应用研究

纺织文物是出土文物中常见的文物类型之一,为加强纺织文物的储存与文化传承,助力文物修复与保护工作,在前期基础工作中,主要是提取纺织文物的历史信息,鉴定纺织文物的物化性能,起草修复和保护方案。本研究紧密结合一线研究工作的实践,以拉曼光谱技术在纺织文物染料鉴定中的应用作为研究要点,选取某纺织文物作为研究案例,对其染料进行鉴定,以切实做好前期基础工作。

波导增强拉曼光谱技术在食用油检测中的应用

依托本科生科研课堂实验课程研究成果,报告了一种基于波导增强的拉曼探头的食用油检测实验方案。在科研课堂教学研讨过程中,首先对拉曼信号的产生和波导增强的理论模型进行了深入的仿真和分析,然后结合食用油智能分类的具体应用场景,引入了PCA-UVE-ELM算法,实现了对不同拉曼信号的增强和分类,且该算法具有良好的可扩展性。本实验课程还对实验方法、实验步骤进行了改进设计,旨在提高学生的科研兴趣,培养他们的创新思维和钻研精神。

拉曼光谱技术在中国古玉、古玉器鉴定和研究中的应用

激光拉曼光谱技术是应用于科技考古研究中的高技术之一,属于无损分析研究,但作为一种很好的无损分析方法它在中国古代玉器研究中的应用并不非常广泛。文章首先介绍了激光拉曼光谱技术的基本原理及近几年来国内外的最新进展,然后从矿物结构与拉曼特征峰之间的关系入手比较了目前国内外5种常见玉石的激光拉曼研究结果。然后分别通过对浙江良渚遗址和河南安阳殷墟遗址出土的4件中国古代玉器与新疆和田地区出产的软玉样品进行对比研究,成功地利用激光拉曼光谱技术对一批中国古代玉器进行了无损鉴定,从而阐明该项技术在中国古代玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析研究方法。最后,讨论了目前激光拉曼光谱技术在中国古玉和古代玉器研究中存在的局限性并对其发展前景进行了展望。

表面增强拉曼光谱技术应用于环境污染物检测的研究进展

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)技术作为一种单分子水平的检测技术在众多领域都有广泛的应用.SERS技术的高灵敏性、可实时检测等特点,在环境领域有着巨大的应用前景.本文从增强基底材料的SERS效应、提高其选择性和优化实用性的三个方面介绍了SERS技术应用于环境污染物检测的最新研究进展,并在此基础上提出了今后SERS技术在环境领域的可能发展方向.

基于激光拉曼光谱技术探测溶液中酸根离子定量分析方法研究

激光拉曼光谱技术是水下原位探测酸根离子浓度的强有力工具,建立一套适用于海洋环境、基于拉曼光谱技术的定量分析方法对实时了解海洋化学信息具有重要意义。本文在实验室条件下,以SO2-4和HCO-3系列浓度水溶液及近海海域的海水为样品,532nm激光作为激发光源,模拟原位探测方式采用侵入式光学探头采集拉曼光谱。分别采用内定标法、多元线性回归法(MLR)、偏最小二乘法(PLS)和基于主导因素的PLS法对光谱数据进行定量分析。研究结果表明,采用以1 640cm-1水分子O—H振动谱峰为内标峰的内定标法预测待测离子浓度,预测误差均相对较大,定标曲线线性相关系数不高;采用多元线性回归法,定标曲线的线性相关系数有较大提高,在一定程度上提高了定量分析的精度;采用酸根拉曼峰强度、酸根峰面积、水峰强度、水峰面积作主导因素结合PLS法预测配置溶液中SO2-4和HCO-3浓度的定标曲线相关系数R2分别为0.990和0.916,对待测样30mmol·L-1的SO2-4预测相对误差为3.262%,对20mmol·L-1的HCO-3预测相对误差为5.267%。以海水中SO2-4为分析对象时,与离子色谱法预测的28.01mmol·L-1进行对比,以上四种定标方法的研究结果表明,主导因素结合PLS法优于其余三种分析方法,其均值相对误差降低为1.128%。因此,采用水的拉曼信号作为主导因素结合PLS法预测水溶液中的酸根离子浓度时能有效提高定量分析的精度,并可应用于现场和原位探测中的定标。

拉曼光谱技术在肉品质评价中的应用

拉曼光谱技术作为一种新型的光谱检测技术,以其快速、无损、对水等极性物质不敏感等优势,已经在肉品质评价领域中取得一定进展。本文结合近红外光谱技术应用现状,简要介绍拉曼光谱技术原理和发展,综述拉曼光谱技术在肉品质感官评价、在线检测以及安全评价中的应用,并对其在今后肉品质评价领域的发展进行展望。

拉曼光谱技术应用进展

介绍了拉曼光谱的原理,拉曼光谱仪的结构组成以及近年来拉曼光谱分析技术在医学、文物、宝石鉴定和法庭科学等领域的最新进展。并对其未来的应用前景进行了展望。

显微激光拉曼光谱技术检验彩色激光打印机打印文件墨迹的实验研究

本研文鉴别不同品牌、型号彩色激光打印机打印文件提供一种无损、便捷的检验方法。利用显微激光拉曼光谱仪检验彩色激光打印机打印文件墨迹,对四种颜色墨迹的拉曼光谱图进行比较区分,发现不同品牌、型号彩色激光打印机打印文件的四种颜色墨迹的拉曼光谱不同,因而可以利用显微激光拉曼光谱技术区分不同品牌、型号的彩色激光打印机打印文件。

显微拉曼光谱技术在司法文书鉴定中的一些应用

本文采用显微激光拉曼谱仪对各类司法文件作了无损检测。根据被检测样品的不同性质分别采用可见、紫外或红外激光作激发光源,取得了令人满意的结果。该方法灵敏快捷,方便无损,证明显微激光拉曼技术用于检测、鉴定司法文件是切实可行的,鉴定的结果可以为法庭提供科学依据。

拉曼光谱技术及其在物证鉴定中的应用

拉曼光谱技术可对气、固、液体物质进行快速、简单、可重复、无损伤的定性定量分析,可广泛地用于物证鉴定。通过阐述拉曼技术的基本原理及常用的拉曼光谱技术介绍了其在物证鉴定中的应用。

将拉曼光谱技术引入大学物理课堂教育的浅析

"新工科"的建设要求我们培养具有面向未来的跨领域、跨学科的综合创新型人才。在这样的背景下,在大学物理课堂教学中加强教学内容与高新技术之间的联系与融合显得尤为重要。本文介绍了拉曼效应的发现、拉曼光谱技术的基本原理以及拉曼光谱技术的一些应用。希望以拉曼光谱技术为例,抛砖引玉,尝试使新的物理学实验方法与手段进入课堂,改变学生们对大学物理教学中内容陈旧的印象,体会到物理学是新技术发展的源泉。