科技日报记者 王健高 实习记者 宋迎迎 通讯员 李河昭
近日，记者从中国科学院海洋研究所获悉，该院与中国科学院物理研究所合作，制备出七星瓢虫状银纳米颗粒的表面增强拉曼散射（SERS）基底，在模拟高压下实现10-6M磷酸乙醇胺分子的检测，具有良好的灵敏度和耐压性，为未来深海原位检测低浓度的微生物代谢产物提供了新手段。相关成果发表在国际学术期刊《Surfaces and Interfaces》。
SERS基底的制备工艺示意图(a);和SERS增强机制(b)
SERS基底的SEM图像（表面银纳米颗粒分布形似七星瓢虫背部图案）
深海环境极端复杂。一直以来，由于国际上缺乏深海微生物细胞外代谢产物的原位检测方法，深海细胞外代谢产物的原位探测十分困难。
之前，研究团队利用自主研发的深海拉曼探针系统，成功实现了高温热液喷口流体温度、成分、矿物和上覆生物群落水的物理化学参数的原位检测，但仍缺乏对深海原位一些大分子，特别是深海极端环境下生存的各种微生物的相关代谢产物和中间体的检测手段。
表面增强拉曼散射(SERS)主要来源于贵金属(银、金)纳米颗粒附近局部电磁场的增强，因此具有超灵敏、快速检测微量分子的能力，检测限可以达到纳摩尔，甚至皮摩尔级。然而目前广泛应用的SERS基底大部分是液态溶胶材料，固态SERS基底也有易氧化，高压易脱落的缺点，深海原位探测中无法应用。
图3 (a)不同浓度磷酸乙醇胺的SERS光谱;(b)磷酸乙醇胺校准曲线;(c) L-色氨酸、L-苏氨酸和N-乙酰-L-苯丙氨酸的SERS光谱比较;(d)磷酸乙醇胺和典型干扰物质的SERS光谱
研究团队利用高温退火工艺对镀银膜的石英进行热处理，成功制备类似七星瓢虫斑点样的银纳米颗粒SERS基底材料，表现出良好的晶体取向。该SERS基底材料具有强抗氧化性，且可耐受深海高压环境，保障了2022年南海冷泉生态系统原位探测航次的成功，在满足深海原位探测需求的同时，也适用于极端工业环境的检测。
（中科院海洋所供图）
