日前，中科院海洋研究所和中科院物理研究所合作，制備出類似七星瓢蟲斑點樣的銀納米顆粒的表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）基底，具有良好的靈敏度和耐壓性，為未來深海原位檢測低濃度微生物代謝產(chǎn)物提供了新手段。研究成果近日在線發(fā)表于《表面與界面》。

SERS基底的掃描電子顯微鏡圖像（表面銀納米顆粒分布形似七星瓢蟲背部圖案）

由于深海環(huán)境極端復(fù)雜，深海原位探測一直面臨巨大挑戰(zhàn)。研究組在之前的工作中，利用自主研發(fā)的深海拉曼探針系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了各項原位檢測。然而針對深海原位大分子的相關(guān)檢測手段仍然缺乏，尤其是在深海極端環(huán)境下生存的各種微生物的相關(guān)代謝產(chǎn)物和中間體的檢測手段。與此同時，國際上也無深海微生物細(xì)胞外代謝產(chǎn)物原位檢測方法。而傳統(tǒng)的檢測方法，如測色法、液相色譜-質(zhì)譜和核磁共振等，不能同時檢測多組分。因此，深海細(xì)胞外代謝產(chǎn)物的原位探測十分困難。

SERS主要來源于貴金屬（銀、金）納米顆粒附近局部電磁場的增強(qiáng)，因此，它具有超靈敏、快速檢測微量分子的能力，檢測限可以達(dá)到納摩爾甚至皮摩爾級。然而，目前廣泛應(yīng)用的SERS基底大部分是液態(tài)溶膠材料，固態(tài)SERS基底也有易氧化、高壓易脫落的缺點，在深海原位探測中無法應(yīng)用。

鑒于此，研究團(tuán)隊利用高溫退火工藝對鍍銀膜的石英進(jìn)行熱處理，成功制備出類似七星瓢蟲斑點樣的銀納米顆粒SERS基底材料，表現(xiàn)出良好的晶體取向，在11 MPa下實現(xiàn)10?? M 磷酸乙醇胺的檢測。其研發(fā)的SERS基底材料具有強(qiáng)抗氧化性，可耐受深海高壓環(huán)境，保障了2022年南海冷泉生態(tài)系統(tǒng)原位探測航次的成功，在滿足深海原位探測需求的同時，也適用于極端工業(yè)環(huán)境的檢測。

SERS基底的制備工藝示意圖（a）和SERS增強(qiáng)機(jī)制（b）

論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102440

審核編輯 ：李倩