基于金/碘化银纳米等离激元二聚体的硫化氢可视化检测方法

在人类认知客观世界的五大感官之中,视觉是接受认知信息最为敏感、直观、准确的渠道。比色传感器就是一种以光学响应信号为基础,借助裸眼比较反应液中颜色的深浅或种类的变化,实现对目标物裸眼识别的检测手段。近年来,由于具有比有机染料高数量级的摩尔吸光系数,基于纳米等离激元材料的比色传感法被广泛应用于蛋白质、DNA、金属离子、小分子等各类目标物的检测。虽然这类方法一般具有很高的灵敏度,但是通常还存在下列不足:(1)大部分的纳米探针缺乏足够的选择性,检测过程容易产生假阳性;(2)由于纳米探针通常存在于液相,因此针对大部分气体实现原位检测还存在一定困难;(3)缺乏可以原位对痕量目标物进行富集且兼容用于后续光谱检测的固体介质。

针对上述挑战,中国石油大学(华东)曾景斌副教授课题组和加州大学殷亚东教授(共同通讯作者)合作,通过以Au纳米为种子,外延生长法制备[email protected]核/壳纳米材料,进而利用碘单质的刻蚀&沉淀作用,制备了一种具有Au/AgI二聚体结构的纳米等离激元复合材料。该材料在可见光区具有强烈的局域表面等离子体共振吸收(LSPR)性质,是一种检测H2S的理想光学探针,因为探针中的AgI壳很稳定(Ksp=9.3×10-17),因此绝大部分的气体分子(如NH3、SO2、HCl等)难以破坏其结构,但是H2S分子是个例外,因为它会与AgI壳反应生成更难溶的Ag2S(Ksp=2×10-49),导致壳的成分(折光率)、核/壳尺寸比的变化,引起纳米探针的LSPR波长移动,进而形成裸眼可识别的光谱和颜色变化,从而为H2S气体的高灵敏、高选择性的可视化检测提供了新的思路。研究人员进一步将该纳米探针包埋于琼脂凝胶,克服了纳米探针在液相容易团聚的缺陷,提供了一种集硫化氢原位富集与定量检测一体化的试纸条,该试纸条不仅实现了对硫化氢的半定量检测,而且由于凝胶基质在可见光区透明,可进一步结合紫外-可见吸收光谱仪进行工作环境和细胞培养过程中硫化氢含量的定量测定。与商用醋酸铅试纸相比,该试纸条在灵敏度,选择性,稳定性和保真度方面具有很强的优越性。该工作不仅为H2S的快速可视化检测提供了新方法,而且为超高灵敏、特异性的纳米等离激元二聚体材料的设计和合成提供了新思路。

上述工作以封面文章的形式发表于Wiley旗下的Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201800515)上。

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