关键词：
表面增强拉曼散射
Ag纳米颗粒
复合基底
快速检测
摘要：
量化检测和鉴定超低浓度生物和化学分子是医学诊断、环境科学和国土安全领域的研究“热点”。目前常用的分子检测技术包括光学、电化学以及质谱法等。其中,表面增强拉曼散射（SERS）技术因其高灵敏度、良好的选择性和指纹特征而受到关注,可实现非破坏性测试。它通过放大电磁场并建立化学吸附分子和SERS活性平台之间的电荷转移态来执行分子分析。因此,利用SERS技术的高灵敏度和快速响应的优势,对实现这些痕量污染物分子的实时快速预警具有重大意义。然而,目前SERS技术的适用性受到限制,主要是由于缺乏高灵敏度、良好的重复性和稳定性。过去几年,研究人员专注于构建具有结构、材料和尺寸复合的SERS平台,以增加吸附和“热点”形成。然而,制造这样的平台的成本高,技术要求也高,因此有必要开发一种更经济简单的SERS平台以拓宽其应用领域。本文通过简单操作制备了两种SERS基片,并提出了一种新的管基SERS传感器,构筑了灵敏性高、信号均匀的三维SERS衬底。研究主要内容如下:
1.通过Ag-NPs溶液的原位合成、Ag-NPs薄膜的离心组装和复杂基体的无分离检测等连续过程,提出了一种新型的管基SERS传感器,简化了SERS制备,实现了现场可展开检测,具有操作简便、易于操作的突出优点。易于集成,批量生产。高密度Ag-NPs均匀地组装在离心管的内表面,提供了大量的SERS“热点”,扩大了对靶向分子的高灵敏度。该传感器具有超高的灵敏度,平均增强因子为8.7×10～7,重现性提高,相对信号偏差降低到3.92%。基于该管式传感器,可直接实现水中福美双和牛奶中三聚氰胺的现场快速检测,无需预处理。因此,这种便携式、低成本的管状SERS传感器在环境监测和食品安全领域具有广阔的应用前景。
2.采用纳米压印、阳极氧化和电沉积的方法,制备了一种高度均匀的以Ag纳米粒子（Ag-NPs）装饰的三维Al纳米针阵列（Al NNAs）。Al NNAs具有1μm的高度有序周期性和800 nm的纳米针高度,使其成为承载Ag-NPs作为表面增强拉曼散射（SERS）衬底的最佳支撑基质。这种有序的Ag@Al NNAs SERS传感器具有精确的电沉积银纳米粒子,可以容纳大密度的宿主点来吸附目标分子。结果表明,Ag@Al NNAs对罗丹明6G的灵敏度低至10-13M,信号重现性好,相对标准偏差为7.2%,平均增强因子为4.23×10～9。对于污染物的实际检测,使用Ag@Al NNAs传感器可以清楚地识别出水中10-8 M的腺嘌呤和10-12M的双酚A,特别是牛奶中10-7 M的透明性差的三聚氰胺。本研究为制造成本和灵敏度平衡良好的SERS传感器开辟了一条光明的道路,在环境监测和食品安全方面具有广阔的应用前景。
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