一步阳极氧化法制备多孔黑金薄膜：面向SERS活性纳米传感器的开发

为解决SERS（表面增强拉曼散射）技术中低成本、高稳定性纳米传感器制备难题，研究人员通过一步阳极氧化法在草酸溶液中合成具有三维多孔结构的纳米多孔金（NPGox）基底。该基底展现出1.4×107的增强因子（EF），可快速检测抗癌药物阿霉素（DOX），浓度范围达10?6至10?2 M，且3个月信号衰减仅6.4–7.4%。研究为药物监测提供了高效、廉价的SERS解决方案。

　　

表面增强拉曼散射（SERS）技术自50年前被发现以来，因其超高灵敏度和分子指纹识别能力，在生物医学、环境监测等领域展现出巨大潜力。然而，其工业化应用仍面临两大瓶颈：一是现有SERS基底制备成本高昂（单价10-80美元），难以规模化；二是传统方法如化学去合金需强酸腐蚀，易引入杂质且损伤电极功能。如何开发低成本、稳定且易生产的SERS基底，成为推动该技术落地的关键。

针对这一挑战，立陶宛研究团队在《Materials Today Chemistry》发表研究，提出一种革命性解决方案：通过一步阳极氧化法在草酸溶液中直接处理二维金表面，仅需5-20分钟即可合成黑色纳米多孔金（NPG_ox）薄膜。这种自支撑式制备工艺无需外部金源，避免了传统方法的复杂步骤和腐蚀性试剂。研究人员结合电化学表征、扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS），系统解析了多孔结构的生长机制与材料特性。

关键实验技术
研究采用阳极极化法在草酸溶液中制备NPG_ox，通过SEM观察其形貌，XPS验证化学状态，并利用4-巯基苯甲酸（4-MBA）和阿霉素（DOX）作为探针分子评估SERS性能。基底稳定性测试在常温环境中进行3个月，并与商业SERS基底对比灵敏度。

表面表征
SEM显示NPG_ox由直径38±1 nm的椭圆形金纳米颗粒（Au⁰）通过45-70 nm链状纤维互联，形成海绵状三维网络。这种结构产生密集的电磁热区（hot spots），使基底在633 nm激光激发下对4-MBA单层膜的EF高达1.4×10⁷，远超多数商业基底。

药物检测应用
在抗癌药物DOX检测中，NPG_ox展现出10^?6至10^?2 M的宽线性范围，且信号变异系数低于15%，表明优异的定量能力。值得注意的是，常温储存3个月后信号仅衰减6.4-7.4%，显著优于胶体纳米颗粒基底的稳定性。

结论与意义
该研究通过简易阳极氧化法实现了SERS基底的低成本（预计单价低于1美元）、规模化生产，解决了传统工艺的腐蚀性与高成本问题。NPG_ox在药物监测中的卓越性能，为实验室常规检测提供了新工具。作者Rokas ?aln?ravi?ius强调，该方法可直接应用于印刷金电极，未来可拓展至便携式医疗设备开发。这一突破不仅推动了SERS技术的实用化进程，也为癌症治疗监测等精准医疗领域提供了新思路。