任斌教授：注重積累、認清自己的優勢

——紀念我國光譜事業30年，第十五屆全國分子光譜學學術會議專家采訪報道系列

     在這個豐收的金秋季節，我國的光譜學界也迎來了屬于自己的收獲――第十五屆全國分子光譜學學術會議在京隆重召開。此次會議的規模、參會人數以及期刊論文數堪稱歷屆會議之最。在會議召開之前，會務組、分析測試百科網、中國光譜網組成了宣傳報道小組，希望盡可能忠實地記錄和紀念我國光譜事業的30年，并展現會議的盛況。

任斌教授：注重積累、認清自己的優勢

任斌教授

記者：您主要從事表面增強和針尖增強的研究工作， 您還在德國工作過一段時間，請問您最大的收獲是什么？

任斌教授：在國外，不用管需要發多少篇文章，也不用管基金申請。教授和研究員只管學術和課題相關的工作，不用操心其它瑣事，因此可以真正潛心研究。在德國的一段工作時間，讓我知道了嚴格的科研規范，如何嚴謹地做實驗。同時，在全新的環境，使得我有機會重新認識自己，如何結合自己的經驗和新環境提供的科研平臺，從而做出重要的成績。

記者：這兩種方法結合，很多儀器如果聯用，是不是會產業化？

任斌教授：我們不敢說產品化，后期有可能。我們開展TERS研究是受科學問題的驅動，即開展單晶電極上的拉曼光譜研究，使得在沒有商品化儀器的時候必須自行研制儀器。我過去一直在從事表面增強拉曼光譜的研究，一直想突破粗糙基底的限制，從而能夠研究一些更具有普遍意義單晶或光滑電極表面，這就是為什么我一去德國就選擇了當時極難的單晶體系的研究。德國的時候利用的是Fritz-Haber研究所自行研制的TERS儀器，但是回國后，沒有現成的儀器。所幸，我得到了洪堡基金會的2萬歐元的光學配件的捐助，使得我有條件搭建一些光學耦合裝置，與實驗室原有的STM的儀器聯用，從而搭建出國內首套的TERS儀器。

記者：我們注意到利用針尖增強研究表面物種時，以前研究貴金屬表面，現在是不是可以用過渡金屬做基底材料？

任斌教授：這還是表面增強拉曼光譜的問題，以前能產生巨大增強信號的只有金、銀、銅三種金屬。如果只做一般的檢測分析用途沒有問題；但在電化學或催化領域用得最多的是過渡金屬，傳統認為過渡金屬沒有拉曼增強，即使增強信號也極微弱。我在攻讀博士學位期間就是針對過渡金屬體系的研究，發展了各種的電極制備方法，開展了重要的應用體系的研究。但是，需要指出，在TERS中，為了獲得強的信號，要求針尖和基底之間具有良好的耦合。事實上我們曾經開展過過渡金屬體系的TERS研究。我們有實驗指出，Pt和Au針尖的耦合要比Au和金針尖的耦合弱20－40倍，但是仍然具有可觀的增強。

記者：現在有時看到針尖增強的信噪比并不是很好？

任斌教授：SERS中光斑下的表面有上千個的納米粒子，可以提供很強的信號。而TERS中，信號只由單根針的增強提供，所以信號弱非常正常。針尖增強中增強最強的點是非常集中的一個小局域，比如在10nm左右，10nm范圍內分子很少，所提供的信號的信噪比較差，是非常正常的。在這種情況下如果能將針尖進一步逼近基底，使針尖和基底的耦合效應越來越強，則可能進一步提高增強效應。信噪比的提高是我們一直在努力的目標，難點在于，針尖極靠近表面是，將有可能破壞分子的結構，因此需要在信號和結構的穩定性之間取得平衡。

記者：理想目標是測出單分子的信號嗎？

任斌教授：這是目標。事實上，最近有一些這樣的報道，但用的都是染料分子，它們在激發光的波長有吸收，可以產生共振增強拉曼效應，并不是單純電磁場的增強效應。利用染料分子開展單分子研究時，存在另外一個問題，在光照過程中分子變得不穩定，易分解，使得在研究單分子行為時結果的重現性較差。如果能選擇結構確定的表面和穩定的分子，將使得單分子的研究變得更加可靠。

記者：您覺得發展針尖拉曼的方法對化學、生物等各領域有何促進作用？

任斌教授：從表面科學原理來說，TERS（針尖增強）和SERS（表面增強）的機理相似，都是利用電磁場的耦合效應。TERS技術可以很容易控制距離來影響耦合效應，因此可以利用TERS來研究SERS的機理。另外，當針尖逼近基底時，自然形成金屬－分子－金屬結，有望同時獲得電學和譜學結構信息；從而可以反饋以助分子設計。我們也一直想利用TERS和SERS來生物細胞體系，比如研究細胞膜。我們想法提出的很早，但是由于缺乏必要的啟動基金，以及儀器到位很慢。導致最近在國際上已經報道了類似的研究。但我們的優勢仍然存在，我們可以利用電化學對界面結構的多一層控制，多一重的信息。

任何一種技術，包括TERS，具有優勢，但也有不可避免存在缺點。目前，我們還只是在考慮如何對現有體系進行高靈敏的研究。而以后則希望發揮優勢，進一步開展納米不均勻體系的研究是否可以開展如納米粒子、石墨烯等需要高空間分辨率的體系的研究。

記者：請談談您個人對光譜學的發展和展望？

任斌教授：光譜學技術不但要在科研中起著重要的作用，更應該和國計民生靠近，發展特殊的分析測試方法，解決實際問題如食品安全和健康的檢測。

附：任斌教授簡介：

廈門大學學士 (1992)、博士 (1998)
美國紐約市立大學市立學院化學系 訪問學者（1997－1998）
德國Fritz-Haber研究所洪堡學者 (2002－2003)
廈門大學教授 (2004 - )

研究方向：

表面增強拉曼光譜、應用和理論
界面電化學和光譜電化學
針尖增強拉曼光譜
拉曼和電化學技術在生物體系中的應用

專題：第十五屆分子光譜學學會會議