基于Au@AuAg蛋黄壳异质纳米结构双等离子体峰跷跷板式转换的饮用水中Cu2+ 与Hg2+ 高灵敏检测新策略

为解决饮用水重金属污染检测中传统方法成本高、操作复杂的问题，研究人员设计出具有双等离子体吸收峰的Au@AuAg蛋黄壳异质纳米结构（YSHNSs），通过调控合金壳厚度与组成比例实现Cu2+ 和Hg2+ 的双向特异性识别。该探针检测限分别达0.4 nM和2 nM，为食品安全监测提供了高灵敏度、高选择性的多模式传感平台。

　　

随着工农业快速发展，重金属污染已成为威胁人类健康的隐形杀手。铜（Cu²⁺
）和汞（Hg²⁺
）作为典型污染物，即使在痕量水平也会通过食物链富集，造成神经、肝肾等器官损伤。虽然世界卫生组织对饮用水中这两种离子设定了严格限值（Cu²⁺
≤30 μM，Hg²⁺
≤30 nM），但现有检测技术如原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）依赖大型设备且难以现场应用，而荧光法则面临光降解和复杂修饰的局限。

陕西某研究团队在《Food Chemistry》发表的研究中，创新性地利用Au@AuAg蛋黄壳异质纳米结构（YSHNSs）的双等离子体峰（LSPR）特性，开发了一种"跷跷板式"光学传感策略。通过精确调控纳米结构的元素分布与形态，使两个等离子体吸收峰强度随Cu²⁺
和Hg²⁺
浓度发生反向变化：Cu²⁺
通过S₂
O₃
^2?
系统蚀刻合金壳，促使耦合峰从Au纳米双锥（NBPs）转向Ag层；而Hg²⁺
则选择性蚀刻Ag，使Au-Ag比例增加，耦合峰发生逆向转换。这种双向响应机制如同精准的天平，实现了对两种离子的同步区分检测。

关键技术包括：1）通过电置换反应与离子共沉积制备双峰YSHNSs；2）利用CTAB调控{100}晶面选择性生长；3）建立双峰强度比与离子浓度的线性关系模型；4）在矿泉水、纯净水和自来水等真实样本中进行验证。

【Mechanism of Au@AuAg YSHNSs】
研究发现，以Au NBPs@Ag为模板，通过HAuCl₄
浓度梯度调控，可实现合金壳从纳米框架向纳米笼的形态转变，同时双金属核从单腔结构发展为双腔结构。这种独特的异质结构产生了两种耦合模式：Au NBPs与合金壳耦合（峰1）、Ag层与合金壳耦合（峰2），为双向响应奠定基础。

【Conclusions】
该研究突破了传统单峰传感的局限，通过双等离子体峰的跷跷板式转换实现了Cu²⁺
（检测限0.4 nM）和Hg²⁺
（检测限2 nM）的高特异性检测。在实际水样测试中，即使存在Na⁺
、K⁺
等干扰离子，回收率仍达95.2%-104.3%。这种无需复杂前处理、肉眼可视化的检测策略，为食品安全现场筛查提供了革命性工具。

讨论部分强调，YSHNSs的蛋黄壳结构创造了丰富的界面耦合效应，其双峰响应模式较传统核壳结构具有更强的抗干扰能力。未来通过适配体修饰，该平台可进一步拓展至其他重金属检测领域。研究获得陕西省自然科学基础研究计划（2024JC-YBMS-526）和国家自然科学基金（62275214）支持，由Zhao He、Jian Zhu等学者共同完成。