【原】杨良保/李盼Anal. Chem.：10 nm Au纳米粒子的三相组装用于表面增强拉曼散射检测！

研究内容

         

界面自组装具有提供大面积、高密度等离子体热点的优点，有利于实现高灵敏度和稳定的表面增强拉曼散射(SERS)传感。然而，快速而简单地组装具有小纳米颗粒的高度可重复的大规模多层膜仍然是一个挑战。

         

中国科学院合肥智能机械研究所杨良保和中国科学院合肥物质科学研究院李盼提出了一种组装方法。将加热的Au溶胶滴到油-三氯甲烷(CHCl₃)上，在15秒内在油-水-空气(O/W/A)界面触发等离子体多层膜的快速组装。加热的溶胶和CHCl₃的混合物构成了连续的液体-空气界面张力梯度；因此，等离子体多层膜可以在不添加功能配体的情况下快速形成。通过三相组装方法，这些10 nm Au NPs的等离子体多层膜显示出高的SERS灵敏度和稳定性，为小纳米颗粒SERS传感应用铺平了道路。相关工作以“Three-Phase Catassembly of 10 nm Au Nanoparticles for Sensitive and Stable Surface-Enhanced Raman Scattering Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

         

研究要点

         

要点1. 等离子体膜的快速组装(15 s)是通过将加热的NP水胶体加入到油-氯仿(CHCl₃)中以及O/W/A界面的形成来触发的，并且由于温度引起的表面张力梯度，最终的多层等离子体SERS活性膜组装到空气-水界面上。作者通过扫描电镜和暗场散射监测研究了10 nm Au纳米粒子从成簇到界面成膜的组装过程。

         

要点2. 油-水热对流的原位热红外成像和COMSOL模拟进一步探索了热Marangoni驱动的催化组装的动态演化。

         

要点3. 三相组装可以快速制备具有不同材料和形貌的多层等离子体膜，表现出高灵敏度、稳定性和可靠的SERS传感激光聚焦。用于SERS传感的10 nm Au NPs的等离子体多层对结晶紫分子表现出1 nM水平的高灵敏度和约10.0%的优异稳定性，这与逐层组装的50 nm Au NP的检测水平相当，并打破了对等离子体性质的小颗粒的传统和固有理解。通过三相组装方法，这些10nm Au NPs的等离子体多层膜显示出高的SERS灵敏度和稳定性，为小纳米颗粒SERS传感应用铺平了道路。

         

研究图文

         

图1. 液-液界面（a，顶部）和三相预装配过程（a，底部）示意图。三相组装照片（b）、SEM图像（右上角插图显示了具有NP多层膜的硅片的照片）（c）和DFM，显示了Au NP从分散(橙红色，t=5 s)到聚集(绿色，t=15 s)的组装过程（d），对应的PRRS光谱（e）从0到15 s。

图2. 三相预装配过程分析示意图。

图3. 利用热红外成像技术对三相组装过程进行了观察。

图4. SERS传感不同组装方法的比较。

         

文献详情

         

Three-Phase Catassembly of 10 nm Au Nanoparticles for Sensitive and Stable Surface-Enhanced Raman Scattering Detection

Tao Xie, Pan Li,* Jiazheng Wang, Ronglu Dong, Liangbao Yang*

Anal. Chem.

DOI: https:///10.1021/acs.analchem.3c02703