任斌教授：注重积累、认清自己的优势

——纪念我国光谱事业30年，第十五届全国分子光谱学学术会议专家采访报道系列

     在这个丰收的金秋季节，我国的光谱学界也迎来了属于自己的收获――第十五届全国分子光谱学学术会议在京隆重召开。此次会议的规模、参会人数以及期刊论文数堪称历届会议之最。在会议召开之前，会务组、分析测试百科网、中国光谱网组成了宣传报道小组，希望尽可能忠实地记录和纪念我国光谱事业的30年，并展现会议的盛况。

任斌教授：注重积累、认清自己的优势

任斌教授

记者：您主要从事表面增强和针尖增强的研究工作， 您还在德国工作过一段时间，请问您最大的收获是什么？

任斌教授：在国外，不用管需要发多少篇文章，也不用管基金申请。教授和研究员只管学术和课题相关的工作，不用操心其它琐事，因此可以真正潜心研究。在德国的一段工作时间，让我知道了严格的科研规范，如何严谨地做实验。同时，在全新的环境，使得我有机会重新认识自己，如何结合自己的经验和新环境提供的科研平台，从而做出重要的成绩。

记者：这两种方法结合，很多仪器如果联用，是不是会产业化？

任斌教授：我们不敢说产品化，后期有可能。我们开展TERS研究是受科学问题的驱动，即开展单晶电极上的拉曼光谱研究，使得在没有商品化仪器的时候必须自行研制仪器。我过去一直在从事表面增强拉曼光谱的研究，一直想突破粗糙基底的限制，从而能够研究一些更具有普遍意义单晶或光滑电极表面，这就是为什么我一去德国就选择了当时极难的单晶体系的研究。德国的时候利用的是Fritz-Haber研究所自行研制的TERS仪器，但是回国后，没有现成的仪器。所幸，我得到了洪堡基金会的2万欧元的光学配件的捐助，使得我有条件搭建一些光学耦合装置，与实验室原有的STM的仪器联用，从而搭建出国内首套的TERS仪器。

记者：我们注意到利用针尖增强研究表面物种时，以前研究贵金属表面，现在是不是可以用过渡金属做基底材料？

任斌教授：这还是表面增强拉曼光谱的问题，以前能产生巨大增强信号的只有金、银、铜三种金属。如果只做一般的检测分析用途没有问题；但在电化学或催化领域用得最多的是过渡金属，传统认为过渡金属没有拉曼增强，即使增强信号也极微弱。我在攻读博士学位期间就是针对过渡金属体系的研究，发展了各种的电极制备方法，开展了重要的应用体系的研究。但是，需要指出，在TERS中，为了获得强的信号，要求针尖和基底之间具有良好的耦合。事实上我们曾经开展过过渡金属体系的TERS研究。我们有实验指出，Pt和Au针尖的耦合要比Au和金针尖的耦合弱20－40倍，但是仍然具有可观的增强。

记者：现在有时看到针尖增强的信噪比并不是很好？

任斌教授：SERS中光斑下的表面有上千个的纳米粒子，可以提供很强的信号。而TERS中，信号只由单根针的增强提供，所以信号弱非常正常。针尖增强中增强最强的点是非常集中的一个小局域，比如在10nm左右，10nm范围内分子很少，所提供的信号的信噪比较差，是非常正常的。在这种情况下如果能将针尖进一步逼近基底，使针尖和基底的耦合效应越来越强，则可能进一步提高增强效应。信噪比的提高是我们一直在努力的目标，难点在于，针尖极靠近表面是，将有可能破坏分子的结构，因此需要在信号和结构的稳定性之间取得平衡。

记者：理想目标是测出单分子的信号吗？

任斌教授：这是目标。事实上，最近有一些这样的报道，但用的都是染料分子，它们在激发光的波长有吸收，可以产生共振增强拉曼效应，并不是单纯电磁场的增强效应。利用染料分子开展单分子研究时，存在另外一个问题，在光照过程中分子变得不稳定，易分解，使得在研究单分子行为时结果的重现性较差。如果能选择结构确定的表面和稳定的分子，将使得单分子的研究变得更加可靠。

记者：您觉得发展针尖拉曼的方法对化学、生物等各领域有何促进作用？

任斌教授：从表面科学原理来说，TERS（针尖增强）和SERS（表面增强）的机理相似，都是利用电磁场的耦合效应。TERS技术可以很容易控制距离来影响耦合效应，因此可以利用TERS来研究SERS的机理。另外，当针尖逼近基底时，自然形成金属－分子－金属结，有望同时获得电学和谱学结构信息；从而可以反馈以助分子设计。我们也一直想利用TERS和SERS来生物细胞体系，比如研究细胞膜。我们想法提出的很早，但是由于缺乏必要的启动基金，以及仪器到位很慢。导致最近在国际上已经报道了类似的研究。但我们的优势仍然存在，我们可以利用电化学对界面结构的多一层控制，多一重的信息。

任何一种技术，包括TERS，具有优势，但也有不可避免存在缺点。目前，我们还只是在考虑如何对现有体系进行高灵敏的研究。而以后则希望发挥优势，进一步开展纳米不均匀体系的研究是否可以开展如纳米粒子、石墨烯等需要高空间分辨率的体系的研究。

记者：请谈谈您个人对光谱学的发展和展望？

任斌教授：光谱学技术不但要在科研中起着重要的作用，更应该和国计民生靠近，发展特殊的分析测试方法，解决实际问题如食品安全和健康的检测。

附：任斌教授简介：

厦门大学学士 (1992)、博士 (1998)
美国纽约市立大学市立学院化学系 访问学者（1997－1998）
德国Fritz-Haber研究所洪堡学者 (2002－2003)
厦门大学教授 (2004 - )

研究方向：

表面增强拉曼光谱、应用和理论
界面电化学和光谱电化学
针尖增强拉曼光谱
拉曼和电化学技术在生物体系中的应用

专题：第十五届分子光谱学学会会议