合肥研究院李越課題組：在多孔金-銀合金納米結構的SERS性能研究中獲進展

【成果簡介】

近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所微納技術與器件研究室研究員李越課題組，與濟南大學教授李村成合作，在多孔金-銀合金納米結構表面增強拉曼散射研究方面取得新進展，相關研究結果發表在Journal of Materials Chemistry C上。

【圖文導讀】

圖1 結構表征

(a)-(d)分別為多孔Au-Ag合金納米立方塊的掃描和投射電子顯微鏡照片

(e)-(g) 為產物的STEM照片和元素分布圖

圖2 模擬結果

（a,b）兩種Au-Ag合金納米粒子 (a) 立方塊 和 (b) 球的電磁場分布FDTD 模擬結果

【研究內容】

貴金屬(Au、Ag、Pt、Cu等)及過渡族金屬(Ni、Co等)材料具有局域表面等離子共振特性；尤其貴金屬(Au、Ag等)納米結構，因強的局域表面等離子共振能夠產生強烈的電磁場增強效應，使其能應用于生物成像、光學傳感、催化、表面增強拉曼散射(SERS)檢測等領域。

多孔Au-Ag合金納米結構相對于實心結構具有更強的電磁耦合作用，能進一步增強其局域表面電磁場；由Au、Ag兩種元素組成的雙金屬結構，擁有高度可調的元素比例、光學性質和電子協同效應，有更廣泛的應用前景，目前所報道的多孔納米材料大多局限于Pt基材料和具有低孔隙度的球形Au納米顆粒，這些材料離實際應用要求還有較大差距，需要進一步可控合成具有高孔隙度、單分散且具有特定形貌的多孔Au-Ag納米粒子，并研究其結構增強的相關機理。

鑒于此，李越課題組以Au八面體納米顆粒為種子，采用外延生長，獲得Au@Ag的雙金屬納米立方塊，再在Au@Ag表面包覆SiO₂保護層，通過熱退火和化學腐蝕，制備出一種單分散的多孔金-銀合金納米立方塊(圖1)。該材料是一種具有雙連續結構的三維多孔Au-Ag合金結構，不僅具有良好的分散性和更大的比表面積，更易檢測分子的吸附，而且能夠長期保存。通過FDTD理論模擬發現，多孔Au-Ag合金納米立方塊狀比同類型的球形納米粒子具有更高的電磁場增強效應(圖2)。相應實驗表明，多孔Au-Ag合金納米立方塊對表面增強拉曼散射信號具有很強的增強作用，對4-ATP的檢測限低達10^-10M(圖3、圖4)。該項研究結果對進一步提高納米材料的SERS性能具有一定指導意義。

研究工作得到了中科院交叉團隊項目和國家自然科學基金項目的資助。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201712/t20171215_4627031.shtml

文獻鏈接：Controlled synthesis of sponge-like porous Au–Ag alloy nanocubes for surface-enhanced Raman scattering properties （J.Mater.Chem.C,2017,DOI:10.1039/C7TC03855K）

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