共聚焦拉曼成像技术研究PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构

利用共聚焦拉曼成像技术研究了低密度聚乙烯(PE⁃LD)/乙烯⁃乙烯醇共聚物(EVOH)共混物中各相在压塑样品水平方向、深度方向和三维空间的分布情况,首次获得了PE⁃LD/EVOH共混物的三维相结构,并直观地将相区与共混物化学成分相对应。结果表明,PE⁃LD/EVOH共混物为不相容体系;当EVOH的质量分数为20%时,其作为分散相,以较规则的圆柱体形态分散于PE⁃LD基体中,圆柱直径尺寸在3~6μm范围内。加入马来酸酐接枝聚乙烯(PE⁃g⁃MAH)作为相容剂后,共混物的相态结构发生显著变化,分散相形状由规则变为不规则,截面的平均尺寸减小到约2μm,这说明PE⁃g⁃MAH可显著增强PE⁃LD与EVOH两组分间的界面相容性。

流判别神经网路驱动的奶粉真实性拉曼成像非定向检测方法

提出一种奶粉真实性拉曼成像非定向检测方法,该方法创新性地利用流判别神经网络提取奶粉拉曼成像数据的深层特征,并基于概率分布转移策略和密度保持原理构建可信奶粉特征分布区间。该方法可准确识别多种未知掺杂奶粉,其识别准确率达97.3%以上,检出限可达0.3%。结果证明,该方法具有检测范围广、精度高、便捷快速等特点,可高效满足当前奶粉真实性检测的实际需求,并为其他非均匀食品体系的真实性检测提供一种新型手段。

硒化镉量子点膜的拉曼光谱及拉曼成像分析

研究了CdSe量子点膜的Raman光谱,发现CdSe量子点的横模(TO)振动活性较强,表面模(SO)、纵模(LO)振动不明显。比较了量子点、氧化三辛基膦及十六胺的Raman光谱,证明量子点表面大部分区域被十六胺及二辛胺修饰。在此基础上,对量子点膜的TO模振动及C-H弯曲振动峰进行了Raman成像分析,并与明场图像进行了对比,表明拉曼成像信号对量子点膜的表面变化非常敏感。

适配体功能化Au@pNTP@SiO2表面增强拉曼探针的制备及用于胶带转移潜指纹的拉曼成像研究

合成了核壳结构的表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)探针,用于大型客体及曲面客体表面的潜指纹成像。以对硝基苯硫酚(4-Nitrothiophenol,pNTP)为拉曼小分子,修饰在纳米金表面,然后在其表面覆盖一层SiO2壳层,制备Au@pNTP@SiO2核壳纳米结构,经溶菌酶适配体功能化修饰制得SERS探针。对探针结构进行透射电镜(TEM)、能量色散光谱(EDS)和SERS增强效应的测试,然后将探针与不同客体表面的老化潜指纹进行孵育,使SERS探针与指纹嵴线中的溶菌酶结合,用透明胶带转移指纹,采用共聚焦拉曼显微镜进行SERS信号的检测、成像。结果表明,核壳SERS探针粒径分布均一,多集中于~60nm,具有优良的稳定性和分散性;SERS增强效应显著,其信号强度高、重现性好,并且在723、855、1081、1343和1572cm^-1处具有显著的特征峰。将SERS探针用于胶带潜指纹成像时,不仅可呈现指纹的一级结构(图案),而且指纹的二级结构(细节)如嵴中断、叉等结构也清晰可见。本研究发展的适配体功能化的SERS探针结合胶带转移潜指纹的指纹识别策略,为法医学领域提供了一种有效的潜指纹识别方法,并在食品安全等公共安全检测领域具有潜在应用价值。

粗糙铁电极在盐水中的二维拉曼成像(英文)

本文利用具有表面增强活性的铁电极 ,对其在盐水中的点蚀过程进行现场拉曼光谱研究 .利用四氧化三铁的特征峰 ,对发生点蚀的铁电极表面进行拉曼成像 ,发现拉曼成像和普通显微镜下所观测到的图象有着显著的不同 ,点蚀抗内存在多种腐蚀产物 ,且其分布也不均匀 ,体现了拉曼成像技术具有化学的敏感性的独特优势 .

碳包裹金核银壳纳米粒子的制备及其用于植物活体拉曼成像

表面增强拉曼光谱除具有非破坏性、高光谱特异性和不受水干扰等普通拉曼光谱的优点外，还具有高灵敏、多通道、多靶向和活体检测的潜力，特别是在纳米技术强势介入生物医学领域的情形下，各种具有表面增强拉曼散射效应（SERS）的金（银）纳米颗粒广泛应用于生物样品的分析检测。近年来，为阻止金属纳米颗粒表面被杂质组分吸附或干扰，

超高分子量聚乙烯摩擦磨损行为及拉曼成像

以未交联超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和交联UHMWPE为研究对象,探讨2种材料在滑动和滚动摩擦条件下的摩擦磨损行为,重点采用拉曼成像的方法分析了磨损表面的结晶度分布和取向分布。结果表明,交联降低了UHMWPE的摩擦系数和磨损率;在滑动摩擦下,交联使UHMWPE的耐磨性提高了96%,在滚动摩擦方式下,交联使UHMWPE的耐磨性提高了41%;拉曼光谱成像表明,UHMWPE和交联UHMWPE磨损区域的表面结晶度都比未摩擦区域高;在滑动摩擦下,纯UHMWPE和交联UHMWPE均发生了取向,而在滚动摩擦下两者都没有发生明显的取向。

快速线扫描拉曼成像技术在研究CaSki细胞凋亡过程中的应用

应用快速线扫描拉曼成像技术研究了在抗肿瘤药物顺铂诱导下宫颈癌Ca Ski细胞凋亡过程中细胞色素c、蛋白质和脂质等的时空变化规律.结果表明,细胞色素c与蛋白质的相对拉曼峰强可以反映细胞凋亡程度.与常用的表征细胞活性的噻唑蓝(MTT)实验的统计方法相比,利用拉曼成像技术可以更灵敏地观察到细胞凋亡早期生物活性分子的变化,从而在单细胞水平检测细胞凋亡过程,为解析药物与细胞的作用机制提供分子水平信息.

石墨烯嵌锂的拉曼成像

锂离子电池由于具有高能量密度,高循环寿命,低自放电率的优势,成为当前使用最为广泛的储能器件。层状材料是极为常用的负极材料,其微观嵌锂行为的研究对提高电池的能量密度和循环寿命有重要意义。本工作发展了一种新的平板微电池结构,可用于研究锂离子在各类二维层状纳米材料中的嵌锂行为。我们用机械剥离的单片少层石墨烯为正极,热蒸镀的锂金属为负极,构成石墨烯电池,用恒电压放电的方法进行嵌锂测试。采用拉曼成像技术收集石墨烯G峰信号的空间分布,实现对锂的嵌入过程的显微观测。发现了锂在石墨烯中沿层间扩散迁移,以及石墨烯断层对锂扩散的阻碍作用。这些结果有助于理解放电时锂在石墨烯电极中扩散过程,并且这项研究开发的平板微电池结构可用于多种材料的电化学过程中的微观过程表征,同时可实现与光学、电学、电子显微学等多种表征手段的兼容,具有较好的应用前景。

三维拉曼成像技术用于纳米金刚石与细胞相互作用过程的研究

纳米金刚石(NDs),作为一种具备良好生物兼容性、化学稳定性、药物负载能力和众多不可比拟优越性能的材料,其在生物医学领域的应用被广泛关注,尤其是在生物成像和抗癌药物传输领域。首先对不同尺寸纳米金刚石的拉曼性能进行评价,确定了100nm高温高压合成的NDs更适宜作为拉曼生物探针。之后,为了生物领域的应用,这些NDs表面的杂质经过羧基化方式处理获得均一表面性能,并采用扫描电镜、红外、拉曼和粒径分析手段对该过程进行验证。然后,NDs作为拉曼探针被用于快速定位HeLa细胞内NDs的分布,验证了HepG2细胞对NDs内吞过程的时间依赖性。此外,借助非侵入性的三维(3D)共聚焦拉曼成像技术,可视化观察了四种不同细胞(HeLa,HepG2,C6和MDCK)对NDs内吞量和滞留量的差异。其中,MDCK这种正常细胞内部极少发现NDs,而其他三种癌细胞中有大量NDs信号,显示出不同种类细胞对于NDs的吞入和滞留量的明显差异。实验结果表明,纳米金刚石拉曼生物探针不仅可以用于生物成像,更为癌症的定位和诊断提供可能性。

一种新的适用于拉曼成像的插值方法

拥有诸多优势的拉曼检测技术已经逐渐成为了生化检测领域优先选择的方法之一,而拉曼成像是拉曼检测过程中一个重要的环节,它对检测区域内某种物质成分的浓度、分布以及变化情况都有着较为完整的统计与描述。实验得到的拉曼成像通常含有较少的像素点,成像效果较差,因此迫切需要对其进行插值放大处理。目前适用于常规图像插值处理的大多数图像插值方法都是基于已知像素点处的值及其分布状况再结合适当的插值函数进行的插值,由于常规图像每个像素点处的值指的都是单点处的值,而对于拉曼成像,则不应该局限于这些常规图像的插值方法,而要考虑到每个像素点(即采集点)处信息的真实分布情况,因为每个像素点处采集的拉曼信号是来自于一个物镜汇聚后的焦点,而焦点处光强呈高斯分布,每一个像素点采集到的拉曼散射信号和空间分布之间的关系也满足高斯分布,即焦点中心处(也即采集中心点)信号占比最高,采集点周围的信号则呈高斯依赖性。这个规律告诉我们,采集点收集到的拉曼散射信号实际上也包含了周围点的信号。基于高斯光束在拉曼成像中的特殊意义,从理论上分析并提出了一种新的适用于拉曼成像的插值方法,这种新的插值方法通过对采集间隔进行设置使得相邻采集点处采集区域相切,然后基于采集点处所含信息进行插值,是符合插值要求的。不同于常规的插值方法在插值函数上进行优化,在高斯光束与采集的拉曼信号之间建立起适当的联系,使得插值也能间接的反映所采集区域的生物信息。通过使用MATLAB软件对粗采集得到的拉曼信号进行成像及插值,并比较插值前后的成像效果,可以发现新的插值方法具有良好的放大效果,而通过该插值方法进行放大亦可大大节省采集具有相同信息量的拉曼图像所耗的时间,进而大大节省了实验资源。最后,以插值放大两倍为例,对该插值方法进行了详细说明,现实中可根据实际要求进行相应的插值放大。

挑战化学成像极限:世界最高分辨率的单分子拉曼成像

【本刊讯】近日，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室董振超研究小组在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0．5纳米。Nature于2013年6月6日在线发表了这项成果。

基于拉曼成像技术的面粉中抗坏血酸添加剂定量检测研究

抗坏血酸是一种常见的面粉品质改良剂,用于改善面团的流变学特性及面包的烘焙品质。本研究以面粉中含不同浓度抗坏血酸的混合样品为研究对象,通过拉曼成像技术实现面粉中抗坏血酸的检测、识别和定量分析。分别采集面粉、抗坏血酸和面粉-抗坏血酸混合样品的拉曼图像,确定感兴趣区域及光谱范围,以抗坏血酸拉曼光谱中强度较高且区别于面粉的3处拉曼峰(631,1128和1658 cm^(-1))为依据对混合样品的平均拉曼光谱进行分析,结果显示其不能有效评估面粉中抗坏血酸含量,研究探索对图像中各像素点对应的拉曼光谱进行分析以实现面粉中抗坏血酸的有效检测。以混合样品图像中各像素点拉曼光谱作为校正集、面粉平均拉曼光谱和抗坏血酸平均拉曼光谱的线性组合光谱作为验证集建立偏最小二乘模型,模型的回归系数用于将混合样品的三维拉曼图像重建为二维灰度图像,通过阈值分割实现面粉中抗坏血酸的检测和识别,根据识别结果建立定量分析模型。结果显示,偏最小二乘模型的最高和最低回归系数分别对应于抗坏血酸和面粉的最强拉曼峰,所有回归系数应用于混合样品拉曼图像将其转换为灰度图像后面粉和抗坏血酸的像素点仍难以识别,阈值分割方法将灰度图像转换为用于分类面粉像素和抗坏血酸像素的二值图像实现了面粉中抗坏血酸的有效检测。通过分析各浓度混合样品对应子样品中识别到的抗坏血酸像素点数确定本研究对面粉中抗坏血酸的最低检测浓度为0.01%(100 mg·kg^(-1)),混合样品中抗坏血酸浓度同图像中识别到的抗坏血酸像素点在0.01%~0.20%范围内具有良好的线性关系,决定系数为0.9960。研究结果可为面粉中抗坏血酸添加剂的定量检测提供方法支持,为大规模快速筛查提供了技术参考。

基于奇异值分解和中位数绝对偏差的拉曼成像数据去噪方法

拉曼成像是一种无损伤、无需标记的光谱成像技术,它可以提供样品的不同组分的分子指纹信息以及空间分布特征,相比其他成像技术有着更重要的应用。但是拉曼散射的截面积小,灵敏度低,加上在很多实验中为了观察某些组分的动态分布而缩短扫描时间,导致最终得到的成像数据被噪声干扰,因此往往需要对信号进行去噪处理。常规的算法一般都是基于一个给定的数学模型对光谱进行处理,容易造成过滤波,使得信号失真;另外,在处理拉曼成像数据时,常规算法往往是对数据进行逐条光谱去噪,从而忽略了多条光谱之间的相互关系,导致最终的拉曼图像仍然受许多噪点干扰。因此,提出了一种基于奇异值分解和中位数绝对偏差的拉曼成像的信号处理方法,用于拉曼成像数据的去噪处理。该方法首先对拉曼成像数据进行奇异值分解,获得一个奇异值矩阵与两个正交矩阵;然后通过中位数绝对偏差法对奇异值矩阵中的各奇异值进行离群值检测,选取前k个被连续标记的离群值作为要保留的奇异值,并将其余的奇异值赋值为零,得到新的奇异值矩阵;最后用新的奇异值矩阵与两个正交矩阵重新求解得到去噪后的拉曼成像数据。实验中,首先验证了中位数绝对偏差法确定前k个奇异值的正确性,其次分别从处理后的图像质量和信号波形两方面对比了该算法与常规算法的去噪效果。结果证明,中位数绝对偏差法可以快速地确定出合理的k值大小,而且,依据该k值处理后的成像数据不仅在成像质量上消除了大量的噪点,使得组分的空间分布特征清晰可见,也在信号波形上较完美地保留了微小谱峰,并恢复光谱信号。该算法不同于常规算法,能同时对整个拉曼成像数据进行处理,并保留光谱之间的统计特征,是一种更加有效的拉曼成像数据的去噪方法。

流体包裹体成分的拉曼成像研究

岩浆热液矿床内发育的流体包裹体通常包含多个相态,对包裹体内不同相态的成分进行区分是流体包裹体岩相学研究的重要内容之一。激光拉曼光谱仪是用于单个流体包裹体成分分析最理想的测试手段之一。将激光拉曼光谱面扫描成像技术应用于流体包裹体成分研究,可以实现对包裹体各相态成分的快速、清晰识别。实验叙述了流体包裹体成分拉曼成像研究的实例和方法。

Au@4-硝基苯硫酚@Ag@牛血清白蛋白内标化表面增强拉曼散射探针的制备及其在细胞拉曼成像中的应用

制备了Au@4-硝基苯硫酚@Ag内标化表面增强拉曼散射(SERS)探针,进一步以牛血清白蛋白(BSA)置换探针表面的稳定剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),发展了Au@NT@Ag@BSA内标化SERS探针。Au@NT@Ag@BSA探针保留了原探针的单分散性和高灵敏度,同时显著提高了信号稳定性和生物相容性。进一步将Au@NT@Ag@BSA探针和SMMC7721肺癌细胞共孵育,实现了细胞的探针标记和拉曼光谱成像。Au@NT@Ag@BSA内标化SERS探针在活体生物成像等方面展示了良好的应用潜力。

拉曼成像技术在交通事故中痕迹显现的应用

痕迹检验是鉴定交通事故的性质与责任划分的主要依据,已成为处理交通事故的必要手段之一。痕迹检验的科学分析能够保证交通事故处理的准确性,本文将拉曼光谱与痕迹检验相结合,提出一种新型的利用拉曼成像技术无损显现痕迹的方法。为交通事故中痕迹的勘察及检验提供一种新的思路。

显微激光拉曼成像技术在淡水无核珍珠研究中的应用

近年来,珍珠中的六方球文石成为珍珠研究的一个热点。利用文石与六方球文石的特征拉曼光谱差异,对淡水无核珍珠样品的两种物象组成进行了测试研究。采用显微激光拉曼成像技术初步确定了淡水无核珍珠样品中六方球文石的位置、形状与大小。结果显示,其多分布于珍珠珠核部位,也可出现在珍珠表面。通过扫描电子显微镜进一步观察,珍珠表面上的六方球文石与文石的微形貌特征有较明显的区别。同时,还一并探讨了拉曼光谱在珍珠样品中出现的方向性效应以及有机色素产生的拉曼效应。

利用共振拉曼成像技术分析胡萝卜与南瓜中的β-胡萝卜素含量分布

β-胡萝卜素有很高的药理学及营养学价值,探究它在瓜果蔬菜中的分布是一个有趣且重要的科学问题。本文利用拉曼光谱成像技术检测胡萝卜和南瓜中β-胡萝卜素的含量分布,发现胡萝卜素皮层β-胡萝卜素的特征拉曼峰强度较根芯处高;南瓜表皮层β-胡萝卜素的特征拉曼峰强度也较果肉处高.这个结果深化了果蔬皮下更具营养的朴素观念,也展示了一种确定β-胡萝卜素在果蔬中含量分布的实验方法.

显微拉曼成像技术在钽酸锂晶体的成分、缺陷和应力分布表征中的应用研究

采用激光共聚焦显微拉曼光谱仪分别对钽酸锂晶体进行了显微拉曼成像测试研究,以865 cm^(-1)特征峰峰强度对钽酸锂的成分分布进行了显微拉曼成像;以865 cm^(-1)特征峰半高宽对晶体中锂含量分布进行了显微拉曼成像;以750 cm^(-1)缺陷峰强度对晶体中的本征缺陷分布进行了显微拉曼成像;以865 cm^(-1)特征峰峰位置对晶体中的应力分布进行了显微拉曼成像。测试结果表明,显微拉曼成像可以很好地对钽酸锂单晶片的化学成分和组分、本征缺陷、应力等化学物理性质的微观分布进行成像,未掺杂三氧化二铁比掺杂了三氧化二铁的钽酸锂晶体的成分和锂含量分布更加均匀,未掺杂三氧化二铁和掺杂了三氧化二铁的钽酸锂晶体的本征缺陷分布皆比较均匀且很少,未掺杂三氧化二铁比掺杂了三氧化二铁的钽酸锂晶体的应力分布更加均匀,掺杂了三氧化二铁的钽酸锂晶体存在明显的应力分布集中的区域。