汇总：值得关注的拉曼应用进展

材料人网产品板块致力于收录有价值的新材料成果。欢迎课题组和企业前往网站发布。近期产品库收录的关于拉曼应用的新思路、新方法如下，部分成果摘录自高校及科研单位官网报道。

原位共聚焦拉曼技术揭示Li-S电池反应机制

得益于S和多硫化物的强拉曼（Raman）效应以及结合operando操作的便利性，美国康奈尔大学Héctor D. Abruña等人采用operando共聚焦拉曼显微镜技术用来表征Li-S氧化还原反应的步骤和动力学过程，通过可视化电位决定的反应物和中间体物种并根据拉曼成像强度进行量化，得出S还原和多硫化物氧化还原反应过程均遵循一级反应动力学，同时研究了导电性决定S还原以及浓度决定多硫化物的反应速率快慢，进一步阐明了Li₂S和S氧化还原过程的成核和生长机制，在过电位、计时电流-时间曲线、Li₂S形貌和相应的容量之间的关系提供了基础的见解，捕捉的拉曼图像清晰地阐明了不同充放电阶段多硫化物的空间分布，解释了多硫化物逐步的还原（放电）和同步的氧化（充电）过程。相关成果以题为“Understanding the lithium-sulfur battery redox reactions via operando confocal Raman microscopy”发表在国际顶级期刊Nature communications上。

红外和拉曼光谱识别赖氨酸乙酰化特征

近期，中科院合肥研究院智能所黄青研究员课题组利用红外和拉曼光谱识别赖氨酸乙酰化特征，为生物系统中蛋白质乙酰化结构分析提供了理论和实验基础。乙酰化是生物学中常见且极其重要的蛋白质修饰，在细胞代谢中都起着关键性的调节作用。蛋白质乙酰化有两种方式，一是赖氨酸残基特有的乙酰化，二是多种氨基酸残基都可发生的N-末端乙酰化。目前一般用N-末端乙酰转移酶来标记判断赖氨酸残基是否发生乙酰化，但该方法的准确性仍存在争议。在分子水平识别蛋白质乙酰化是目前研究挑战之一，其关键是对赖氨酸的乙酰化进行准确定位表征，由此获得清晰和系统的认识。针对这种情况，研究团队通过红外和拉曼光谱实验以及密度函数理论(DFT)计算，系统地研究L-赖氨酸三种乙酰化类型(、和)的结构变化及相应的振动光谱特征，发现酰胺基、羧基等基团的红外和拉曼特征谱带能用于有效识别不同的乙酰化类型。换言之，从红外和拉曼光谱特征即可判断赖氨酸是否乙酰化，也可判断赖氨酸发生了乙酰化，还是乙酰化，或者同时乙酰化。同时，研究团队对乙酰化的振动光谱识别策略在多肽模型中也得到验证。基于此，该项研究工作提供乙酰化赖氨酸的振动模式解析，并提出赖氨酸乙酰化的光谱识别和新的表征方法，为生物系统中蛋白质乙酰化结构分析提供了理论和实验基础。相关研究成果发表在国际光谱专业期刊Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy上。

据中科院合肥科学研究院官网介绍，中科院合肥研究院健康所杨良保研究员团队、王宏志研究员团队与中科院合肥肿瘤医院药学中心合作，在抗肿瘤药物血药浓度的定量检测方面取得进展。科研团队利用收缩组装的液态3D 热点矩阵作为微反应器，建立了高稳定、高灵敏的表面增强拉曼光谱（SERS）定量检测血药浓度新方法。表面增强拉曼光谱（SERS）是一种分子光谱，具有快速、高灵敏和指纹识别的特性。杨良保研究员团队一直从事SERS方法原理与检测应用方面的研究工作，并取得了一系列研究成果。定量检测是SERS方法的终极目标之一，但在控制热点的均匀性和使目标分子进入热点区域等方面一直存在难题。在本研究工作中，利用液体三相平衡原理控制液滴的收缩，不仅形成高密度、高稳定的液态3D热点矩阵，而且使抗肿瘤药物能够自主进入热点区域。结合该团队自主研发的手持式拉曼光谱仪，能够实现对肿瘤病人血清中抗癌药物在线定量检测。该方法对抗癌药物5-氟尿嘧啶表现出50 ppb灵敏度和 50-1000 ppb 的定量检测范围。与传统的固体纳米阵列和胶体聚集SERS方法相比，收缩组装的液态3D热点矩阵可以增强分析物在等离子体热点空间的富集能力，实现高灵敏度和高稳定的SERS定量检测。这种收缩组装的3D热点矩阵在定量检测复杂样品（如血清、生物体液）中的分析物、动态监测抗癌药物代谢过程和生化反应动力学方面有巨大潜力。研究成果以Controlling the Shrinkage of 3D Hot Spot Droplets as a Microreactor for Quantitative SERS Detection of Anticancer Drugs in Serum Using a Handheld Raman Spectrometer发表于Analytical Chemistry上。

原位拉曼光谱揭秘界面水的结构和解离

了解水在固液界面的结构和动态过程是表面科学、能源科学和催化中极其重要的研究课题。作为模型催化剂，原子级平坦的单晶电极表现出良好限定的表面和电场的特性，并且可以被用来阐明在原子水平结构和电催化活性之间的关系，从而为研究单晶表面的界面水行为的电催化提供了一个框架。然而，由于来界面水的干扰和界面环境的复杂性，界面水很难探测。鉴于此，厦门大学李剑锋教授和北京大学深圳研究生院潘锋教授结合电化学、原位拉曼光谱和计算技术来研究原子平坦Pd单晶表面上的界面水。直接光谱证据表明，界面水由氢键和水合Na+水组成。在析氢反应（HER）电位下，由于偏置电位和Na+，观察到界面水结构从随机分布到有序结构的动态变化离子合作。结构有序的界面水促进了界面上的高效电子转移，从而提高了HER速率。此外，作者还探讨了电解液和电极表面对界面水的影响，发现会影响水的结构。因此，通过局部阳离子调整策略，预计这些结果可以推广到使有序界面水能够提高电催化反应速率。相关研究成果以“In situ Raman spectroscopy reveals the structure and dissociation of interfacial water”为题在线发表在Nature。