單分子光譜檢測技術(shù)在材料科學、分析化學和生物診斷方面具有重要的意義。近年來，將微流芯片與SERS結(jié)合可以實現(xiàn)快速、簡便的光譜檢測。然而，SERS測量一直存在重復性和增強能力難以兼得的矛盾，限制了定量SERS技術(shù)的發(fā)展。另外，微流系統(tǒng)中化學反應物或分析物的吸附導致芯片產(chǎn)生“記憶效應”，進一步提高SERS微流控芯片的檢測靈敏度十分困難。

針對這一問題，首都師范大學的李志鵬教授等人在大量隨機的SERS熱點中尋找解決重復率問題的新途徑（圖1）。研究人員利用光化學還原法，先在溝道內(nèi)制備出銀納米顆粒聚集體作為初始的SERS基底；經(jīng)過去離子水沖洗后，再對其進行二次曝光，真正“催熟”基底。在“催熟”過程中，“記憶”在納米顆粒上的反應殘余物經(jīng)過二次光還原，成為新的納米顆粒，從而產(chǎn)生更多的SERS“熱點”，極大地提高了基底的增強能力。同時，其他不利于光譜測量的殘余分子也由于光致漂白作用被消除。實驗證明，這種二次曝光還原法可以很大程度上去除微流芯片中的“記憶效應”，提高光譜的信噪比，雙分子分析（Bianalyte）測量證明其檢測極限可以達到單分子量級。該工作還建立了標準的二次SERS基底生長和檢測流程，統(tǒng)計出單分子SERS檢測的重復率達到50%。該微流芯片還實現(xiàn)了對10-13 M極微量藥物分子（5-氟尿嘧啶）和生物分子（血紅蛋白）的有效光譜測量。這種高重復性的單分子SERS芯片技術(shù)對推動單分子動態(tài)監(jiān)測、超靈敏光譜檢測的芯片化以及定量化SERS檢測具有重要的意義。

圖1. 左圖：利用二次光還原法在微流溝道中制備高品質(zhì)SERS基底的標準流程以及單分子SERS檢測；右圖：期刊扉頁圖片。

相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Materials 上，并遴選為扉頁文章，第一作者為研究生閆文杰和楊龍坤博士，通訊作者為李志鵬教授。該工作得到合作者中科院物理所陳佳寧研究員等人的大力支持。

該論文作者為：Wenjie Yan, Longkun Yang, Jianing Chen, Yaqi Wu, Peijie Wang, Zhipeng Li