金-银纳米粒子协同触发氧化锌纳米结构：一种高活性SERS杂化等离子体构造

本综述系统阐述了一种通过物理气相沉积技术同步功能化氧化锌纳米结构（ZnO NSs）的金-银纳米粒子杂化体系（Au-ZnO-Ag NSs）。研究证实该构造具有显著表面增强拉曼散射（SERS）活性，增强因子（EF）高达3.5×106，通过电磁增强（EM）与电荷转移（CT）协同机制突破了传统半导体基底的灵敏度限制，为生物传感和痕量检测提供了创新性平台。

　　

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Materials and method

Au-ZnO-Ag NSs的制备在石英玻璃基底上分三步进行，采用双枪溅射技术（美国Nanomaster NSC4000）。高纯度（99.995%）Ag、Zn和Au靶材（直径2英寸）购自ACI Alloy公司。首先在氩气流量70 SCCM条件下溅射Ag薄膜，经热处理形成Ag纳米粒子（NPs）。随后沉积Zn层并通过热退火生成ZnO薄雾层，最后溅射Au层并热处理形成Au NPs，最终构建出三层杂化纳米结构。

Results and discussion

纳米结构在SERS研究中至关重要，其尖锐边缘、尖端或纳米间隙能产生极强的局部电磁场（EM），显著增强吸附分子的拉曼信号。纳米结构的几何形态（如纳米球、纳米棒、纳米星等）和尺寸直接决定了等离子体共振（LSPR）条件和场增强强度。本研究通过高分辨率场发射扫描电镜（FESEM）揭示了Au-ZnO-Ag NSs中Ag NPs的多样尺寸与形态分布，以及ZnO薄雾（直径约25 nm）包覆Ag NPs的独特排列，这种结构有望促进电荷转移（CT）过程。X射线光电子能谱（XPS）进一步证实了元素化学状态与电子结构的协同效应。

Conclusion

本研究开发了一种简单通用的物理气相沉积技术，成功同步功能化ZnO NSs与Au-Ag NPs。所构建的Au-ZnO-Ag NSs表现出卓越的SERS活性，增强因子高达3.5×10⁶。通过中间阶段样本（ZnO-Ag NSs、Ag NPs、Au NPs）的系统分析，揭示了其生长形态与SERS增强机制：ZnO在Ag和Au NPs共同调控下，通过电磁增强与电荷转移的协同作用实现了超高灵敏度。该研究为开发高性能SERS基底提供了新策略，对生物医学检测与环境监测具有重要应用价值。