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近期，瑞典卡羅林斯卡學(xué)院（Karolinska Institute）的研究人員開發(fā)出一種表面增強拉曼光譜（SERS）納米傳感器，可在數(shù)分鐘內(nèi)檢測出水果表面的農(nóng)藥殘留。該技術(shù)利用由銀（Ag）制成的火焰噴涂納米粒子來提高化學(xué)物質(zhì)的信號強度，其概念驗證研究成果以論文形式發(fā)表在Advanced Science期刊上。雖然仍處于早期開發(fā)階段，但是研究人員希望該納米傳感器可以幫助人們在食用水果前發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥殘留。

“相關(guān)研究報告顯示，在歐盟地區(qū)銷售的所有水果中，多達一半含有大量與人類健康問題有關(guān)的農(nóng)藥殘留。”該研究論文的通訊作者、卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)、腫瘤和細胞生物學(xué)系首席研究員Georgios Sotiriou說道：“然而，目前用于在單一產(chǎn)品食用前進行的農(nóng)藥檢測技術(shù)在實踐中受到極大的限制，因為涉及的傳感器成本高昂、制造工藝繁瑣。為了解決這個問題，我們開發(fā)了廉價且可重復(fù)使用的SERS納米傳感器，可用于檢測水果農(nóng)藥殘留?！?/span>

火焰噴涂技術(shù)

在這項研究工作中，科研人員通過使用火焰噴涂法（一種成熟且具有成本效益的金屬涂層沉積技術(shù)）開發(fā)了一種SERS納米傳感器，將Ag納米粒子的小液滴沉積到玻璃表面。具體方法：將含有Ag和Si前體的溶液送入毛細管，然后用純氧將其霧化成小液滴，這些小液滴由引燃火焰點燃形成噴霧火焰，經(jīng)過液滴蒸發(fā)和燃燒、顆粒成核、聚結(jié)和燒結(jié)生長、聚集和團聚的一系列過程，最終生成納米粒子，并通過熱泳將新形成的納米粒子直接沉積在溫控玻璃襯底上。在火焰納米粒子合成過程中，可以通過調(diào)節(jié)前體濃度、液態(tài)前體進料速率和分散氧速率來控制粒徑，而膜厚可以通過調(diào)節(jié)沉積時間以及火焰和基材的間距來調(diào)節(jié)。

a）一步法制備SERS傳感薄膜的實驗過程示意圖；b）由Ag-SiO?（5wt% SiO?）納米粒子薄膜制成的SERS襯底；c）Ag-SiO?（5wt% SiO?）納米粒子；d）使用0.1m Ag前體溶液制備的Ag-SiO?（5wt% SiO?）納米粒子的STEM和元素圖譜。

“火焰噴涂法可用于快速生產(chǎn)大尺寸、均一化的SERS薄膜，消除了其規(guī)模化生產(chǎn)的關(guān)鍵障礙之一?！盨otiriou實驗室的博士后研究員、該研究論文的第一作者李海鵬表示。