Ag@AuNPs嵌入h-BN Langmuir-Blodgett膜作为SERS活性平台用于溶液和葡萄皮中杀菌剂的痕量检测

研究人员针对农药残留检测灵敏度不足的问题，开发了一种新型表面增强拉曼散射(SERS)活性基底——金核银壳纳米颗粒(Ag@AuNPs)嵌入六方氮化硼(h-BN)的Langmuir-Blodgett(LB)薄膜。该研究通过构建"热点"结构实现了电磁场局域化增强，成功检测到10-11 M超低浓度的杀菌剂噻菌灵(TBZ)，为食品安全监测提供了高灵敏度、低成本的新型传感平台。

　　

在食品安全领域，农药残留检测一直是个棘手的问题。传统检测方法往往需要复杂的样品前处理，且难以实现快速、高灵敏度的现场检测。特别是像噻菌灵(TBZ)这类广泛用于水果保鲜的杀菌剂，过量残留会对人体健康造成严重危害。如何开发一种简便、灵敏的检测方法，成为科研人员亟待解决的难题。

表面增强拉曼散射(SERS)技术因其高灵敏度、指纹识别能力和快速检测等优势，在痕量物质检测领域展现出巨大潜力。然而，传统SERS基底存在信号重现性差、成本高等问题。二维材料六方氮化硼(h-BN)因其独特的电子结构和化学稳定性，与贵金属纳米颗粒结合后有望产生协同增强效应。

针对这一科学问题，国内研究人员在《Next Nanotechnology》发表了一项创新研究。他们巧妙地将金核银壳纳米颗粒(Ag@AuNPs)嵌入h-BN Langmuir-Blodgett(LB)薄膜，构建了一种新型SERS活性平台。这种异质结构不仅保留了h-BN的优异性能，还通过纳米颗粒的等离子体共振效应产生了大量"热点"，显著增强了拉曼信号。

研究采用了多项关键技术：通过水热法合成h-BN纳米片，利用LB技术制备有序薄膜；采用两步法合成Ag@Au核壳纳米颗粒；通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行表征；最后用罗丹明6G(R6G)作为探针分子评估基底性能，并实际应用于TBZ检测。

3.1 合成h-BN纳米片的表征
通过TEM和HRTEM观察发现合成的h-BN纳米片呈现2-5层的少层结构，XRD显示其特征衍射峰，拉曼光谱中1367 cm^-1
处的E_2g
振动峰证实了其六方结构。

3.2 h-BN LB薄膜的制备
压力-面积(π-A)等温线显示薄膜在15 mN/m表面压力下形成稳定的单分子层。AFM测量显示薄膜厚度约2 nm，对应3-5层h-BN。

3.3 Ag@Au-h-BN(NP)基底的特性
UV-Vis光谱显示基底在418 nm处出现Ag@AuNPs的等离子体吸收峰。FESEM显示纳米颗粒均匀分布在h-BN薄膜表面，形成密集的"热点"区域。

3.5 基底的SERS效能
以R6G为探针分子，基底展现出超高增强因子(EF)达10¹³
，且30个随机测试点的相对标准偏差(RSD)小于15%，显示出优异的信号重现性。

3.6 TBZ的实际检测
该基底成功检测到水溶液和葡萄皮提取物中低至10^-12
M的TBZ，远低于现有方法的检测限，且在实际样品检测中保持良好的特异性。

这项研究的意义在于：首先，开发了一种简单、低成本的LB薄膜制备方法，避免了传统光刻或气相沉积技术的复杂性；其次，h-BN与Ag@AuNPs的协同作用实现了超高的SERS增强；最重要的是，该基底在实际样品检测中展现出卓越性能，为食品安全监测提供了新的技术手段。

研究人员指出，未来可通过优化h-BN功能化和改进LB沉积技术，进一步提高"热点"密度和分布均匀性。这项工作不仅为农药残留检测开辟了新途径，也为其他痕量物质检测提供了可借鉴的研究思路。这种将二维材料与等离子体纳米结构相结合的创新设计，有望推动下一代SERS传感芯片的发展。