周期性MoO3/Ag复合阵列结构：提升SERS基底稳定性与均匀性的创新策略

本研究针对银（Ag）基表面增强拉曼散射（SERS）基底易氧化、信号不均匀等问题，通过射频磁控溅射技术在六方密排聚苯乙烯（PS）球模板上构建周期性MoO3/Ag复合阵列结构。结果表明，该基底在保持9.5×10-9 M检测限的同时，相对标准偏差（RSD）低至5.25%，且MoO3层显著抑制Ag氧化，为高灵敏度生物传感提供了稳定可靠的解决方案。

　　

表面增强拉曼散射（SERS）技术因其单分子水平的检测能力，已成为生物医学和环境监测领域的明星工具。然而，其实际应用长期受限于两大瓶颈：一是常用银纳米颗粒（Ag NPs）基底在空气中易氧化，导致局部表面等离子体共振（LSPR）频率偏移，信号稳定性骤降；二是纳米尺度加工精度不足引发的信号空间不均一性，使得定量分析误差高达20%以上。这些缺陷严重制约了SERS技术在临床诊断等高精度场景的推广。

为解决这一难题，韩国基础科学研究所（KBSI）与江原国立大学的研究团队创新性地将半导体保护层与周期性模板相结合。他们以六方密排的聚苯乙烯（PS）微球为模板，通过射频（RF）磁控溅射技术依次沉积Ag和三氧化钼（MoO₃）薄膜，构建出长程有序的MoO₃/Ag/PS复合阵列结构。该研究发表于《Applied Surface Science》，为开发新一代稳定、均一的SERS基底提供了范式转移式的解决方案。

关键技术方面，研究团队采用模板自组装法制备PS微球阵列，通过Ar等离子体环境下的多靶材磁控溅射精确控制Ag和MoO₃的沉积厚度。利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）表征纳米结构，结合X射线衍射（XRD）分析晶体组成，以4-巯基苯甲酸（4-MBA）为探针分子系统评估SERS性能。

Results and discussion部分揭示：1）周期性阵列使电磁场"热点"均匀分布，将信号相对标准偏差降至5.25%，远超传统随机分布基底的性能；2）MoO₃层虽增加分子与Ag间距，但通过电荷转移（CT）机制补偿了信号损失，使4-MBA检测限保持在10^-8 M量级；3）加速老化实验证实，MoO₃覆盖层使Ag氧化速率降低83%，30天后信号强度仍保持初始值的92%。

Conclusion部分强调，该研究实现了SERS基底设计的三重突破：通过PS模板的周期性结构解决信号不均问题，利用MoO₃的物理屏障作用提升抗氧化性，同时保留Ag的电磁增强（EM）优势。这种"三明治"结构为开发兼具高灵敏度、长期稳定性和批量制备可行性的SERS基底开辟了新路径，特别适用于需要重复检测的体外诊断场景。论文通讯作者Young Mee Jung指出，该技术未来可通过调节Ag沉积参数进一步优化LSPR特性，为定制化生物传感器开发提供平台。