近日，我校力学与光电物理学院蓝雷雷老师在表面增强拉曼光谱研究领域取得重要进展，研究成果“Flexible Two-Dimensional Vanadium Carbide MXene-Based Membranes with Ultra-Rapid Molecular Enrichment for Surface-Enhanced Raman Scattering”在界面科学领域权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces（中科院一区，Top期刊，IF=10.383）上发表。安徽理工大学为论文的第一完成单位，蓝雷雷为论文第一作者。
表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，SERS）作为一种具有高灵敏度、分子指纹识别和快速无损测量的表面光谱分析技术，在生命科学、物理、化学、材料学、地质学、考古和艺术品鉴定等领域应用广泛。近年来，一些过渡金属碳/氮化物（MXenes）表现出相当强的SERS活性，为SERS活性材料发展开辟了新的前景。MXenes材料具有成本低、表面改性灵活、光电性能优良等优点，但其瓶颈在于灵敏度不足，无法满足实际应用需求。将MXenes材料的灵敏度推向更高水平仍然具有挑战性。
图1 柔性二维碳化钒MXene基滤膜的SERS增强效果示意图
图2 柔性二维碳化钒MXene基滤膜的SERS性能和增强机制
该工作创造性的提出了一种新的策略，通过结合二维裁剪和分子富集来设计高灵敏度的柔性MXene基SERS衬底，成功制备了两种类型的二维碳化钒（V4C3和V2C）MXenes材料，并证明其可作为性能优异的SERS平台，其中V4C3作为SERS活性材料为首次报道。研究发现，与块状MXenes相比，二维裁剪赋予碳化钒MXenes费米能级附近更为丰富的态密度，促进了光致诱导电荷转移，增加了多达2个数量级的SERS灵敏度。进一步，采用了一种基于真空辅助抽滤的分子富集方法来获得超灵敏的SERS检测。该方法可实现的超快速分子富集（2 min内）、超高分子截留率（95%以上）和更低的检测限（5 × 10-9M）。该工作为探索新型MXene基SERS材料提供了重要指导，并为设计高性能的SERS平台提供了一种前沿策略。DOI: 10.1021/acsami.2c10800
研究工作得到了国家自然科学基金（11874108）、中央高校基本科研基金（2242021R41069和2242022k30008）、中国博士后科学基金（2021M700773）、江苏省博士后科研资助计划项目基金（2021K509C）和安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金的资助。
