近日，核能安全所科研人员提出了一种在超稀溶胶中通过溶剂洗涤和氯离子取代制备清洁开放悠悠球形纳米颗粒的新策略，实现了表面增强拉曼光谱(SERS)的高灵敏度和高稳定性定量检测。该成果以"Clean and open yo-yo-shaped nanoparticle with large and sensitive hot space enhanced Raman Spectroscopy in ultra-dilute colloids"(基于清洁和开放空间纳米结构的SERS定量分析)为题目，发表在国际分析化学类顶刊《Analytical Chemistry》(《分析化学》)上。
传统 SERS 研究将关注点放在“制造更多/更强热点”上，但热点过窄、配体屏蔽与场分布不均往往导致利用效率低与信号波动。该工作系统证明：(1)在保持适度增强因子的同时，扩大且均匀化电磁场可显著提升定量可靠性;(2)清洁开放表面是实现分子高效进入“热空间”的关键。
研究团队通过在超稀溶胶中结合溶剂回流洗涤和氯离子取代的方法，成功去除了纳米颗粒表面的柠檬酸钠表面活性剂，形成了清洁表面的悠悠球形纳米颗粒 (图1)。这种独特的结构设计使分析物分子能够轻易进入均匀电磁场的热点区域，从而实现高灵敏度和高稳定性的SERS检测。超稀溶胶的非聚集稳定性和动态稳定性为定量SERS分析提供了坚实基础。研究结果表明，该悠悠球形纳米颗粒胶体策略在抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)检测中表现出优异的均匀性，相对标准偏差(RSD)低于10%。更令人瞩目的是，在对27例接受5-FU静脉注射的肿瘤患者真实血清样品的盲测中，与临床金标方法相比，该SERS策略的回收率达到101.25% (图2)。该策略为液体样本即时、精准检测(药物浓度监测、体液诊断等)提供了新思路，并为等离子体纳米结构设计提出可推广的“热空间工程”概念框架。
论文的第一作者为核能安全所博士研究生周国良。通讯作者为核能安全所杨良保研究员、董荣录副研究员、李盼副研究员。该研究受到了国家自然科学基金等项目资助。
图1 调节纳米颗粒表面配体控制颗粒组装
图2 超稀溶胶稳定定量SERS检测
