利用半导体材料的表面增强拉曼光谱效应（SERS），基于引入表面缺陷态的多孔ZnO纳米片，开发出了一种低温增强半导体SERS活性的方法，并对化学SERS机理有了崭新而深刻的认识。半导体作为高灵敏度化学传感器的主要障碍是其相对低效的光诱导电荷转移（PICT），这使得SERS增强因子（EF）较低，需要通过增加电子浓度或提供额外的跃迁路径来提高光诱导电子跃迁的效率。在半导体材料中引入大量的表面缺陷正是这种思路的应用，是提高半导体基底SERS活性的有效策略。此外，低温可以有效地削弱晶格的热振动，抑制声子辅助的弛豫，从而减少声子辅助的激子非辐射复合，能够有效促进与表面缺陷相关的电子转移。

该研究在此理论基础上，通过有效抑制非辐射复合，成功实现了低温增强的PICT，大幅提高了d-ZnO的SERS活性，所提出的策略也适用于其他半导体纳米材料，如d-TiO₂和d-Cu₂O纳米粒子，显示了这种方法的可扩展性和普适性。这是利用低温条件有效提高PICT效率，获得超高的半导体SERS活性的首例证据。该研究工作设计的低温增强SERS活性方法将为优化高灵敏度半导体SERS基底开辟新的前沿，为低温传感和低温医学的研究开辟新的途径。

Jie Lin, Jian Yu, Ozioma Udochukwu Akakuru, Xiaotian Wang, Bo Yuan, Tianxiang Chen,* Lin Guo*, Aiguo Wu*. Low temperature-boosted high efficiency photo-induced charge transfer for remarkable SERS activity of ZnO nanosheets. Chem. Sci. 2020, 11, 9414.

https://doi.org/10.1039/d0sc02712j