双费米能级水凝胶SERS基底实现化学与物理协同增强效应

本工作创新性地构建了双金属费米能级水凝胶SERS基底（AgNPs@AuNPs-chips），通过银（-4.26 eV）与金（-5.10 eV）的协同费米能级设计，显著拓展了光诱导电荷转移（PICT）路径，突破了单金属基底的化学增强（CM）局限。该基底在785 nm激光下兼具强局域表面等离子共振（LSPR）效应与多重CM机制，成功将马来酰肼（MH）的定量检测限提升至10 ppb，为食品安全检测提供了高灵敏度分析新平台。

　　

Highlights

• 通过带负电的银纳米粒子（AgNPs）与带正电的金纳米粒子（AuNPs）构建双金属水凝胶基底（AgNPs@AuNPs-chips）。

• 基底在785 nm激光下表现出强局域表面等离子共振（LSPR），提供显著的电磁增强（EM）效应。

• 银（-4.26 eV）与金（-5.10 eV）的双费米能级设计实现了多重光诱导电荷转移（PICT）路径，强化化学增强（CM）。

• 相较于单金属AgNPs-chips，双金属基底对特定分子展现出更优的EM/CM协同增强效果。

• 应用于马来酰肼（MH）检测时，定量限低至10 ppb，显著优于既往方法（100 ppb）。

• 在实际样品中成功实现MH的定量分析与良好回收率，验证了基底的实用性与可靠性。

Results and discussion

透射电子显微镜（TEM）图像显示，所制备的AgNPs主要为球形纳米粒子，尺寸分布均匀（直径40±2 nm），AuNPs主要为20±2 nm的纳米粒子（图1a, b）。动态光散射（DLS）谱图表明AgNPs和AuNPs均呈现两个典型峰，前者归属于封端剂，后者归属于纳米粒子本身（图1c）。DLS显示AgNPs和AuNPs的流体动力学直径分别为……

Conclusion

本研究通过界面电荷导向的胶体组装策略，成功构建了具有互补费米能级的双金属水凝胶SERS基底，从根本上解决了单金属基底的化学增强（CM）局限。多重PICT机制显著拓宽了可检测分析物的范围。该设计虽针对785 nm激光优化，但通过LSPR调控可适配其他激光系统。未来工作将聚焦于更多农药的CM优化与动态检测应用拓展。