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近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體所納米材料與器件技術(shù)研究部研究員李越課題組在二維Au@Ag納米顆粒陣列對H₂S的光學(xué)傳感性能研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究結果發(fā)表在A(yíng)CS Applied Materials & Interfaces上。

貴金屬（Au，Ag等）納米粒子，由于其獨特的局域表面等離子體共振（LSPR）性質(zhì)，在吸收光譜中呈現為SPR吸收峰，該吸收峰位置會(huì )隨著(zhù)貴金屬納米粒子的成分、形狀和局部介電環(huán)境變化而移動(dòng)，使得其能夠作為L(cháng)SPR傳感器應用于生化傳感領(lǐng)域。在大多數LSPR傳感器中，為了增強探針?lè )肿优c貴金屬納米粒子之間的相互作用，需要復雜的后修飾過(guò)程，從而引起SPR峰的偏移。另外，這樣的SPR峰值偏移仍然相對較小，導致靈敏度相對較低。對于二維周期性貴金屬納米球陣列，其吸收光譜呈現出兩個(gè)峰，除了金屬納米粒子本征的SPR峰外，由于貴金屬納米球的周期性排列，光譜中還出現衍射峰。二維周期性陣列的衍射峰對周?chē)h(huán)境的折射率很敏感，因此，借助于衍射峰的這一特性，周期性貴金屬納米球陣列可作為一種新型傳感器。

硫化氫（H₂S）是一種無(wú)色、有臭雞蛋味的氣體，對人體和生態(tài)系統都有危害。因此，快速、靈敏地檢測H₂S是十分必要的。常用的H2S檢測方法有熒光光譜法、色譜法、電化學(xué)法等，但儀器復雜，樣品預處理過(guò)程繁瑣。光學(xué)傳感器，如LSPR傳感器，可以降低檢測成本，簡(jiǎn)化樣品處理過(guò)程。但大多數用于檢測H₂S的光學(xué)傳感器對血漿、細胞等樣品存在嚴重的基質(zhì)干擾效應，會(huì )降低H₂S檢測的選擇性，所以，研制一種快速、靈敏、不需要直接接觸樣品的高選擇性H₂S傳感器仍然是一個(gè)挑戰。

鑒于此，研究人員以單層膠體微球陣列為模板，采用濺射沉積方法在模板的表面沉積一層Au膜，煅燒處理后獲得周期性二維Au納米顆粒陣列；接著(zhù)再次采用濺射沉積的方法在其表面沉積一層Ag膜，得到Au@Ag納米顆粒陣列，并研究了該陣列對H₂S的光學(xué)傳感性能(圖1)。研究結果表明，陣列的衍射峰隨H₂S濃度的增加出現了靈敏的紅移，并且衍射峰波長(cháng)與低濃度的H₂S（小于30 μM）之間有良好的線(xiàn)性關(guān)系。此外，由于A(yíng)g與H₂S的之間特異性化學(xué)反應以及與樣品無(wú)接觸的檢測過(guò)程，該陣列對H₂S的檢測具有優(yōu)異的選擇性（圖2）。通過(guò)對加標H₂S的血漿樣品分析，證明了該方法的有效性，有助于血液樣品中H2S的檢測。該項研究結果對其它探針?lè )肿拥墓鈱W(xué)傳感研究具有一定指導意義。

以上研究得到了基金委國家自然科學(xué)基金等項目資助。

圖1. Au@Ag納米顆粒陣列的制備及其硫化氫檢測示意圖

圖2. (a)-(b)分別為Au@Ag納米顆粒陣列不同放大倍數下的FESEM照片；(c) Au@Ag納米顆粒陣列在不同H₂S濃度下，40℃，pH=7下檢測20分鐘后的消光光譜和其顏色變化的照片（插圖）；（d）Au@Ag納米顆粒陣列的衍射峰對檢測H₂S及可能的干擾物質(zhì)的偏移量的比較