科學(xué)家新研發(fā)耐高壓固態(tài)納米材料

中科院海洋研究所和中科院物理研究所合作，制備出類似七星瓢蟲斑點(diǎn)樣的銀納米顆粒的表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)基底。該基底在模擬高壓下實(shí)現(xiàn)了10-6mol/L磷酸乙醇胺分子的檢測，具有良好的靈敏度和耐壓性，為未來深海原位檢測低濃度的微生物代謝產(chǎn)物提供了新手段。

然而，研究組發(fā)現(xiàn)，仍然缺乏對深海原位一些大分子的相關(guān)檢測手段，尤其是深海極端環(huán)境下生存的各種微生物的相關(guān)代謝產(chǎn)物和中間體的檢測手段。同時，在國際上深海微生物細(xì)胞外代謝產(chǎn)物也無原位檢測方法，傳統(tǒng)的檢測方法，如測色法、液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)和核磁共振(NMR)等，不能同時檢測多組分。并且，傳統(tǒng)的檢測方法耗時、成本高，而靈敏度低。激光拉曼檢測限只能達(dá)到毫摩爾級，嚴(yán)重阻礙了激光拉曼技術(shù)對低濃度深海微生物代謝產(chǎn)物或中間體的檢測。因此，深海細(xì)胞外代謝產(chǎn)物的原位探測十分困難，面臨巨大的挑戰(zhàn)。

表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)主要來源于貴金屬(銀、金)納米顆粒附近局部電磁場的增強(qiáng)，因此，它具有超靈敏、快速檢測微量分子的能力，檢測限可以達(dá)到納摩爾，甚至皮摩爾級。然而，目前廣泛應(yīng)用的SERS基底大部分是液態(tài)溶膠材料，固態(tài)SERS基底也有易氧化，高壓易脫落的缺點(diǎn)，深海原位探測中無法應(yīng)用。

鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)利用高溫退火工藝對鍍銀膜的石英進(jìn)行熱處理，成功制備類似七星瓢蟲斑點(diǎn)樣的銀納米顆粒SERS基底材料，表現(xiàn)出良好的晶體取向，在11 MPa下實(shí)現(xiàn)10-6mol/L磷酸乙醇胺的檢測。研發(fā)的SERS基底材料具有強(qiáng)抗氧化性，且可耐受深海高壓環(huán)境，保障了2022年南海冷泉生態(tài)系統(tǒng)原位探測航次的成功，在滿足深海原位探測需求的同時，也適用于極端工業(yè)環(huán)境的檢測。

(來源：中國科學(xué)報)