激光重塑金纳米粒子用于环丙沙星的高灵敏度SERS检测
近期，课题组报道了一种自组装结构的纳米颗粒的制备及其灵敏检测应用，该方法使用纳秒和飞秒激光重塑金纳米六角板生成自组装结构的金颗粒作为SERS基底，实现水和牛奶中低浓度环丙沙星溶液的检测。相关工作以《Laser reshaping of gold nanoparticles for highly sensitive SERS detection of ciprofloxacin》为题，发表在近期《Applied Surface Science》上。
表面增强拉曼散射（SERS）可以帮助提高拉曼信号，甚至达到单分子检测的极限，具有超灵敏、高选择性和检测条件温和的优点。其灵敏度的提高对于实际应用是十分重要的，而金属（如金和银）纳米结构通常被用作SERS基底。具有不同尺寸、形状、粒子间距和成分的金纳米颗粒在其表面和表面周围具有不同的局域电场。
迄今为止，已经研究了很多不同形状的纳米颗粒，包括球形、三角形、六角形、蝴蝶形等。上述制备纳米颗粒通常采用化学方法，而超快激光整形被认为是一种成熟、有效和环保的合成纳米颗粒的方法，广泛用于制备和加工具有一定尺寸和形状的纳米颗粒。最初SERS性能较差的纳米颗粒也可以通过激光重塑成为活跃的SERS基底。
因此课题组提出使用纳秒和飞秒激光对金纳米六角板激光重塑，所制备的纳米金颗粒作为SERS基底，具有非常优秀的SERS增强特性，可实现水和牛奶中低浓度环丙沙星溶液的检测。
团队利用超快激光对金六角板进行重塑。在纳秒激光重塑后可制备出球形-六角形自组装金颗粒，颗粒平均尺寸从原本的150 nm减小至120 nm。在飞秒激光重塑后可形成球形-三角形组合纳米金颗粒，平均尺寸可以低至6 nm。在两种激光加工作用下，粒子间隔也逐渐减小，这也是颗粒SERS性能提高的主要原因之一。从对结晶紫分子的拉曼增强结果来看，纳秒激光重塑后的金颗粒在532 nm光源的激发下较未加工颗粒可以实现高于6倍的增强而飞秒激光重塑后的纳米金颗粒可以实现17倍的SERS增强。用金颗粒作为基底检测在水和牛奶中环丙沙星的特征光谱，检测结果呈现出良好的灵敏性，并且最低检测极限可低至7.5×10-8 M。
该研究受到国家自然基金面上项目、重点项目、上海市青年科技启明星以及上海市东方学者跟踪计划的支持。
论文地址：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152543