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固体所在多孔Au-Ag合金有序阵列的SERS性能研究方面取得新进展
文章来源: 张涛 发布时间: 2018-04-13

  近期,固体所微纳技术与器件研究室李越研究员课题组在多孔金-银合金纳米材料有序阵列的表面增强拉曼散射研究方面取得新进展,相关研究结果发表在 ACS Applied Materials & Interfaces (ACS Appl. Mater. Interfaces, 10 , 9792-9801 (2018) )

  贵金属纳米粒子 (AuAg) 其具有独特的光学性能和良好的生物相容性使其在光催化、生物传感、生物标记、医学成像、太阳能电池表面增强拉曼散射 (SERS) 等领域应用广泛。相对于单一元素的贵金属AuAgAu-Ag合金纳米材料由于兼具AuAg的特性(Ag强局域电磁场特性及Au优异稳定性)使其成为理想的SERS基底用于检测有机分子。而多孔结构的Au-Ag合金纳米材料由于具有高比表面积、易吸附待检测子、“热点”密度高等特点,被广泛研究和应用

  目前,多孔Au-Ag合金纳米材料的制备方法一般是先制备Au@Ag核壳纳米粒子,进行高温退火处理采用电化学或化学刻蚀等方法去除部分银,形成多孔结构。这种制备方法较为复杂、制备成本较高、很难实现大规模的快速制备,而且高温退火容易引起颗粒间团聚、烧结等问题;另外在制备过程中还需要加入封端剂或者稳定剂;作为SERS衬底使用是,残留封端剂或者稳定剂阻碍目标分子在衬底上吸附,严重影响其目标分子的检测极限和灵敏度

  鉴于此,研究人员以单层胶体微球阵列为模板,采用物理沉积方法在模板的表面沉积一层Au膜,通过热处理获得Au纳米球有序阵列;再采用物理沉积方法在Au纳米球有序阵列的表面沉积一层Ag膜,然后进行退火处理,制备出Au-Ag合金纳米球有序阵列;通过对制备Au-Ag合金纳米球有序阵列进行去合金化处理,可构筑一种具有双连续结构的三维多孔Au-Ag合金球有序阵列 (12)。该方法不仅能够制备出大面积周期及尺寸均可控的六方非密排多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列,而且无需添加封顶剂和稳定剂。多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列具有很强SERS活性,对4-ATP的检测限低达10-10 M,同时在大面积内 (100×100 μm) 具有优异的SERS信号可重复性 (3)该项研究结果对进一步提高纳米材料的SERS活性和稳定性具有一定指导意义。

  以上研究得到了中科院交叉团队项目和国家自然科学基金项目资助。

  【文章链接】https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b17461

1. 多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列制备过程示意图。

2. (a)-(b) 分别为多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列FESEM照片((a) 实物图,(b) 单个颗粒

(c)-(f) 多孔Au-Ag合金纳米球TEMHRTEM及其傅里叶转换照片(g)-(i) 多孔Au-Ag合金纳米球HAADF-STEM照片和元素分布图。

 

3. (a)不同结构Au-Ag纳米材料有序阵列对4-ATP SERS性能对比结果(b)多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列4-ATP SERS信号强度分布图;

(c) SERS信号强度分布标准差;(d) 多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列不同浓度下4-ATPSERS性能对比图。

 

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