“七星瓢虫斑点样”耐高压固态纳米材料研制成功

SERS基底的扫描电子显微镜图像（表面银纳米颗粒分布形似七星瓢虫背部图案）。海洋所供图

日前，中科院海洋研究所和中科院物理研究所合作，制备出类似七星瓢虫斑点样的银纳米颗粒的表面增强拉曼散射（SERS）基底，具有良好的灵敏度和耐压性，为未来深海原位检测低浓度微生物代谢产物提供了新手段。研究成果近日在线发表于《表面与界面》。

由于深海环境极端复杂，深海原位探测一直面临巨大挑战。研究组在之前的工作中，利用自主研发的深海拉曼探针系统，成功实现了各项原位检测。然而针对深海原位大分子的相关检测手段仍然缺乏，尤其是在深海极端环境下生存的各种微生物的相关代谢产物和中间体的检测手段。与此同时，国际上也无深海微生物细胞外代谢产物原位检测方法。而传统的检测方法，如测色法、液相色谱-质谱和核磁共振等，不能同时检测多组分。因此，深海细胞外代谢产物的原位探测十分困难。

SERS主要来源于贵金属（银、金）纳米颗粒附近局部电磁场的增强，因此，它具有超灵敏、快速检测微量分子的能力，检测限可以达到纳摩尔甚至皮摩尔级。然而，目前广泛应用的SERS基底大部分是液态溶胶材料，固态SERS基底也有易氧化、高压易脱落的缺点，在深海原位探测中无法应用。

鉴于此，研究团队利用高温退火工艺对镀银膜的石英进行热处理，成功制备出类似七星瓢虫斑点样的银纳米颗粒SERS基底材料，表现出良好的晶体取向，在11 MPa下实现10-6 M 磷酸乙醇胺的检测。其研发的SERS基底材料具有强抗氧化性，可耐受深海高压环境，保障了2022年南海冷泉生态系统原位探测航次的成功，在满足深海原位探测需求的同时，也适用于极端工业环境的检测。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102440

（原载于《中国科学报》 2022-11-21 第1版 要闻）