表麵增強拉曼散射（Surface-enchanced Raman scattering，SERS）技術由於具有高靈敏度，甚至可達到單分子檢測水平，作為一種有效的分析技術已被廣泛應用於分析化學、環境監測、生物診斷和國土安全等領域的痕量物質檢測。金屬納米顆粒團簇（二聚體，三聚體，四聚體和線性鏈）由於結構簡單，已經成為廣泛用於SERS增強的結構之一。當納米顆粒間隙＜10 nm時，局部電磁場會極地增強，引起拉曼信號增強，稱為“熱點”。目前製備金屬納米團簇的方法主要有以下兩類：(1) 化學改性。在納米顆粒表麵修飾生物分子或其他小分子通過自組裝形成團簇。此類方法步驟複雜，且納米顆粒表麵修飾的分子可能會阻止探針分子進入“熱點”，影響SERS檢測靈敏度或對拉曼快色视频污下载污有幹擾。(2) 模板輔助誘導法。利用聚焦離子束、電子束光刻或者嵌段共聚物製備納米結構陣列，再將納米顆粒自組裝在陣列內部，形成團簇。此類方法製備的團簇分布均勻，但是步驟複雜、耗時長、設備昂貴、很難製備大麵積的納米顆粒團簇。因此，尋找一種步驟簡單並且成本低廉的方法來製備大麵積的金屬納米顆粒團簇並可用於高靈敏度的SERS檢測仍然是一個挑戰。

針對以上問題，華南師範大學金名亮研究員和水玲玲教授課題組通過在電偶置換反應中引入十六烷基*基溴化銨（CTAB），在矽基表麵成功製備了大麵積（4英寸）的銀納米顆粒團簇SERS基底。該方法成本低廉，步驟簡單，且製備的SERS基底具有高靈敏度和較好的信號重複性。通過在反應液中引入 CTAB，一方麵，CTAB可作為膠束模板，使銀納米顆粒粒徑均勻並有助於形成銀納米顆粒團簇；另一方麵，在 SERS 檢測過程中，吸附在銀納米顆粒表麵的 CTAB 分子可富集溶液中的探針分子，有助於進一步提高拉曼信號的增強效果。實驗結果表明，以羅丹明6G（R6G）為探針分子時，銀納米顆粒團簇SERS基底定性檢測限可達1.0×10^-16 M，相對標準偏差（RSD）低至7.3%。此外，該SERS基底成功的實現了在水溶液中高靈敏檢測氨基酸生物小分子，有望用於實時生物分子診斷。

圖1 銀納米顆粒團簇的反應原理示意圖及SERS性能表征。

圖2 銀納米顆粒團簇SERS基底的靈敏度和重複性。（a）1.0×10^-16 M R6G 在 SERS基底上的拉曼快色视频污下载污。（b）1.0×10^-8 - 1.0×10^-16 M R6G在1650 cm^-1特征峰處的拉曼強度隨R6G濃度對數變化的曲線圖。（c）1.0×10^-10 M R6G在1650 cm^-1特征峰處的拉曼強度分布。

圖3 8種必需氨基酸的SERS快色视频污下载污。（a）1.0×10^-13 M L-甲硫氨酸，（b）1.0×10^-13 M L-纈氨酸，（c）1.0×10^-10 M L-賴氨酸，（d）1.0×10^-11 M L-異亮氨酸，（e）1.0×10^-10 M L-苯丙氨酸，（f）1.0×10^-11 M L-亮氨酸，（g）1.0×10^-13 M L-色氨酸，（h）1.0×10^-13 M L-蘇氨酸。

附錄

相關論文以“Ag Nano-Assemblies on Si Surface via CTAB-Assisted Galvanic Reaction for Sensitive and Reliable Surface-Enhanced Raman Scattering Detection”為題發表在Sensors and Actuators B: Chemical上，華南師範大學盧涵博士為文章的*一作者，華南師範大學金名亮研究員和華南師範大學水玲玲教授為共同通訊作者。

Sensors and Actuators B: Chemical 2020, 304, 127224

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