近日，黃河科技學(xué)院納米功能材料研究所楊保成教授團(tuán)隊和香港中文大學(xué)王建方教授課題組在表面增強(qiáng)紅外分子檢測方面取得了突破進(jìn)展，其研究成果“Gold nanonails for surface-enhanced infrared absorption”發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Nanoscale Horizons》(SCI一區(qū)：影響因子IF=9.095)，并被選為當(dāng)期期刊封面論文。
紅外吸收光譜是探測和鑒定分子的有效工具, 然而其應(yīng)用受到分子低紅外吸收截面的限制。 金屬或高摻雜半導(dǎo)體納米材料的局域表面等離激元能夠產(chǎn)生極大的局域電磁場增強(qiáng)。 當(dāng)分子紅外振動與局域表面等離激元發(fā)生耦合共振時, 分子的振動信號會被極大增強(qiáng), 可實現(xiàn)對目標(biāo)分子的微量甚至痕量檢測。 然而目前該類材料的制備方法主要是包括電子束印刷、激光直寫、孔膜膠體印刷和光刻法等在內(nèi)的物理方法。
本課題組利用種子生長法成功制備了尺寸均勻、高長徑比的金納米棒和金納米釘，實現(xiàn)了其紅外吸收峰位在6000-1200 cm-1的連續(xù)可調(diào)。當(dāng)?shù)入x激元峰與4-氨基苯硫酚和L-半胱氨酸分子的紅外振動峰耦合時，分子的振動信號被極大的增強(qiáng)，另外金納米釘這種含有尖端的金納米結(jié)構(gòu)能更大程度地增強(qiáng)表面電場，從而表現(xiàn)出更出色的SEIRA性能。理論計算與實驗吻合，進(jìn)一步揭示了SEIRA增強(qiáng)機(jī)制。
研究表明，這種長徑比連續(xù)可調(diào)的金納米棒和納米釘具有較高的紅外光譜選擇性和靈敏度，另外由于表面增強(qiáng)紅外吸收可以無損害、無標(biāo)簽、快速靈敏地檢測目標(biāo)分子, 因此可以在生物和醫(yī)藥中用來做蛋白質(zhì)分子的種類鑒定和結(jié)構(gòu)分析，具有廣闊的發(fā)展前景。