基于长径比可控纳米砖的等离激元薄膜构建及其无标记蛋白检测

贵金属等离激元超晶格薄膜由二维规则排列的纳米粒子作为基本构成单元，具有微观有序的阵列结构和宏观独特的光学与机械性能，在柔性光电器件和高灵敏检测装置等领域具有重大应用前景。然而，自组装过程中粒子间的复杂作用力易导致多层无序性缺陷，影响了超晶格薄膜的大面积有序构筑和性能的可调控性，从而限制了其应用范围。本研究从纳米基元构建上设计制备了长径比可控的各向异性核壳结构金银双金属纳米砖（Au@Ag Nanobrick），利用气液界面自组装方法构筑了三种具有宏观大面积且微观规则有序的二维薄膜，构建具有拉曼增强效应的增敏型柔性二维材料。

本研究制备了三种长径比及SPR光学性质可控的纳米砖（short-NB, long-NB, ultralong- NB），研究了聚合物配体的柔性、形变等参数对有序构建的影响。基于聚合物配体修饰在气液界面通过液体的挥发介导从而自组装构建了三种独特的等离激元超晶格薄膜。薄膜纳米尺寸有序排列（S_2d值分别为0.63、 0.77、 0.83），宏观尺寸横向伸展长宽比可达~125,000，其单层的均一粒子间距产生均匀的热点分布和局域电磁场增强。选择4-氨基苯硫酚（4-ATP）和牛血清白蛋白（BSA）作为模型分析物，建立了无标记的SERS超灵敏测定法。BSA的检出限可达15 nM，增强因子达到4.3×10⁵，为后续工作中实现特异性蛋白的捕获、富集及高灵敏无创检测提供了应用基础。

Yi Chen, Huang Liu^#, Haojing Yin^#, Qi Zhu, Gang Yao, Ning Gu^*, Hierarchical Fabrication of Plasmonic Superlattice Membrane by Aspect-ratio Controllable Nanobricks for Label-free Protein Detection,Frontiers in Chemistry, 2020, doi: 10.3389/fchem.2020.00307. (^#contributed equally to this work)