金纳米粒子聚集体：实时监测过氧化氢的SERS传感器

本文主要探讨了具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的金纳米粒子聚集体在过氧化氢(H2O2)实时检测中的应用。研究者张志煌和吴云柱，以及殷俊教授合作，采用了一种创新的方法，即配体交换法来修饰金纳米颗粒。首先，他们将金颗粒表面改性，使其带上具有拉曼活性的染料分子BG、用于自由基聚合反应的引发剂DTBE，以及亲水性高分子刷PEG。接着，通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)，这些金纳米粒子被进一步修饰上具有H2O2响应性的疏水性高分子刷PPBMA。 这种新型的两亲性有机/无机杂化纳米粒子(Au@BG/PEG/PPBMA)的特点在于其能在水中自组装形成稳定的金纳米簇，金纳米粒子的聚集加强了表面等离子体效应和电磁场，显著提升了染料分子BG的拉曼信号强度。当H2O2存在时，疏水性的PPBMA会转变为亲水性的PNEMA高分子刷，导致纳米粒子整体变为亲水性，伴随金纳米簇的解聚，此时拉曼信号会减弱。实验结果通过紫外可见光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜和暗场显微镜等多种表征手段得到了验证，显示出对H2O2的检测灵敏度高达约6.2μM，且整个过程的变化可以肉眼观察到。 这项研究不仅展示了金纳米粒子在SERS领域的潜在应用，还为环境监测、生物分析等领域提供了一种实时、敏感的H2O2检测方法。论文发表于中国科技论文在线，得到了高等学校博士学科点专项科研基金的支持，体现了作者们在高分子化学、表面增强拉曼散射以及纳米材料设计方面的深入研究。通过这种新颖的纳米结构，作者们为提高化学传感器的性能，尤其是对环境污染物如过氧化氢的快速检测提供了新的思路。