近期，安徽光機所毛慶和研究員課題組與固體物理所孟國文研究員課題組合作，在高靈敏度光纖SERS探針的制備方面取得新進展：提出了一種激光誘導自組裝法制備高靈敏度光纖SERS探針的新方法，制備的光纖SERS探針在多氯聯苯、農藥殘留、生化戰劑等的痕量、遠程、快速檢測領域展現出廣泛的應用前景。相關成果以封面文章形式發表在Nanoscale上(Nanoscale 2016, 8, 10607-10614)。
將微米尺度光纖技術與納米尺度SERS效應相結合的光纖SERS探針具有緊湊、靈活、遠程檢測等優點，且因SERS敏感區均參與相互作用過程，SERS檢測重復性好，近年來受到了廣泛關注。通常，研究人員采用化學修飾固定法、液相合成、光誘導化學沉積等化學方法，或采用氣相沉積、納米球刻蝕、微納加工等物理方法，將貴金屬納米結構制備在光纖表面，形成光纖SERS探針。但是，化學制備方法制備的納米結構多為貴金屬納米顆粒島膜，SERS增強因子相對較弱（約為104量級）；而物理方法制備的探針雖然SERS增強因子較大（106-108量級），但制備設備昂貴，制備過程復雜、耗時且難以滿足批量制備的實用需求。于是，發展新型光纖SERS探針制備方法一直是該領域的研究熱點，也是推動光纖SERS探針實用化進程的關鍵。
針對上述問題，兩個課題組嘗試了大量制備方案，最終提出了一種簡單、低成本的激光誘導自組裝法，實現了高靈敏度光纖SERS探針的快速、重復制備。該新型制備方法通過將光纖從預先制備好的納米顆粒溶膠中提升至液面附近形成特定的彎液面結構，在誘導激光輻照下，彎液面處貴金屬納米顆粒的熱效應與納米顆粒之間的電磁相互作用，將使得納米顆粒自組裝在光纖端面上，并形成團簇結構，從而極大增強局域場。采用該方法制備出的光纖SERS探針，展現出了極高的檢測靈敏度和優良的檢測重復性：利用便攜式拉曼光譜儀，在2s積分時間下，實現10-10M的 p-ATP高靈敏度SERS檢測；SERS光譜檢測重復性：相對標準差RSD<2.8%，探針制備重復性：RSD<7.8%。這種靈敏度高、重復性好的光纖SERS探針在環境污染物遠程/現場檢測、生物醫學活體分析、化學反應過程實時監測乃至某些定量檢測領域都具有潛在的應用前景。相關研究結果已經申請了國家發明專利，并以封面文章形式發表在最近一期的Nanoscale期刊上。據該論文第一作者劉曄博士介紹，他們目前正基于這種新型探針技術發展一種便攜式SERS分析儀器。
該研究工作得到國家重大科學研究計劃項目和國家自然科學基金等項目的資助。
(a)預先合成的銀納米立方體的TEM圖；
(b)激光誘導自組裝法制備的光纖SERS探針表面的SEM圖；
(c)光纖SERS探針對p-ATP的檢測靈敏度；
(d)重復制備的5根光纖SERS探針的光譜重復性。
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