近期，固体所微纳技术与器件研究室李越研究员课题组在多孔金-银合金纳米材料有序阵列的表面增强拉曼散射研究方面取得新进展，相关研究结果发表在 ACS Applied Materials & Interfaces (ACS Appl. Mater. Interfaces, 10 , 9792-9801 (2018) )上。

　　贵金属纳米粒子 (Au、Ag等) 因其具有独特的光学性能和良好的生物相容性，使其在光催化、生物传感、生物标记、医学成像、太阳能电池、表面增强拉曼散射 (SERS) 等领域应用广泛。相对于单一元素的贵金属Au或Ag，Au-Ag合金纳米材料由于兼具Au和Ag的特性(Ag的强局域电磁场特性及Au的优异稳定性)，使其成为理想的SERS基底用于检测有机分子。而多孔结构的Au-Ag合金纳米材料由于具有高比表面积、易吸附待检测分子、“热点”密度高等特点，被广泛研究和应用。

　　目前，多孔Au-Ag合金纳米材料的制备方法一般是先制备出Au@Ag核壳纳米粒子，进行高温退火处理后采用电化学或化学刻蚀等方法去除部分银，形成多孔结构。这种制备方法较为复杂、制备成本较高、很难实现大规模的快速制备，而且高温退火容易引起颗粒间团聚、烧结等问题；另外在制备过程中还需要加入封端剂或者稳定剂；作为SERS衬底使用是，残留的封端剂或者稳定剂将阻碍目标分子在衬底上吸附，严重影响其对目标分子的检测极限和灵敏度。

　　鉴于此，研究人员以单层胶体微球阵列为模板，采用物理沉积方法在模板的表面沉积一层Au膜，通过热处理获得Au纳米球有序阵列；再采用物理沉积方法在Au纳米球有序阵列的表面沉积一层Ag膜，然后进行退火处理，制备出Au-Ag合金纳米球有序阵列；通过对制备的Au-Ag合金纳米球有序阵列进行去合金化处理，可构筑一种具有双连续结构的三维多孔Au-Ag合金球有序阵列 (图1、图2)。该方法不仅能够制备出大面积周期及尺寸均可控的六方非密排多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列，而且无需添加封顶剂和稳定剂。该多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列具有很强的SERS活性，对4-ATP的检测限低达10^-10 M，同时在大面积内 (100×100 μm) 具有优异的SERS信号可重复性 (图3)。该项研究结果对进一步提高纳米材料的SERS活性和稳定性具有一定指导意义。

　　以上研究得到了中科院交叉团队项目和国家自然科学基金项目资助。

　　【文章链接】https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b17461

图1. 多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列制备过程示意图。

图2. (a)-(b) 分别为多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列的FESEM照片（(a) 实物图，(b) 单个颗粒）；

(c)-(f) 多孔Au-Ag合金纳米球的TEM、HRTEM及其傅里叶转换照片；(g)-(i) 多孔Au-Ag合金纳米球HAADF-STEM照片和元素分布图。

图3. (a)不同结构Au-Ag纳米材料有序阵列对4-ATP 的SERS性能对比结果；(b)多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列对4-ATP 的SERS信号强度分布图；

(c) SERS信号强度分布标准差；(d) 多孔Au-Ag合金纳米球有序阵列对不同浓度下4-ATP的SERS性能对比图。