组成图示
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传感器类型
表面增强拉曼(SERS)生物传感器
检测对象
结晶紫（cresyl violet, CV）、罗丹明6G（rhodamine 6G, Rd6G）、绿色荧光蛋白突变体（GFPmut2）；样品基质为约10^-6 M分子溶液/水溶液，经化学吸附沉积于基底。
检测原理
被测分子（CV、Rd6G或GFPmut2）从溶液中通过化学吸附单层附着在AuAPA金纳米蜂窝表面，形成识别/探针界面。633 nm激光照射时，金纳米孔壁与亚波长孔隙激发局域表面等离子体（LSP），在孔壁边缘和间隙形成电磁热点，使邻近分子的拉曼散射截面显著增大；同时金表面对染料和蛋白的荧光产生猝灭，降低背景。被测物表面覆盖度或浓度增加时，参与SERS的分子数增加，特征拉曼峰强度相应增强。CST模拟表明电场增强取决于孔径、孔壁厚度与孔间耦合，AuAPA2因合适几何参数获得最高增强。
检测灵敏度
未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率及相关系数。
效应效果
该AuAPA基底在约1 cm^2面积上均匀且可重复，不同位置SERS谱相似，大面积mapping中591 cm^-1峰强度变化小，但未报告RSD、选择性、抗干扰或实际样品回收率。自制基底孔径单分散性优于商用APA（AuAPA1约18%、AuAPA2约14%，商用约125±50 nm且信号仅2700 counts）。CV在平金/硅上荧光背景高，在AuAPA上荧光被猝灭，拉曼峰从约2000 counts增至30000 counts以上。相对平金增强因子为0.98×10^3、1.0×10^4和1.12×10^3，AuAPA2最佳；结论另估计约4×10^6。作者认为其低成本、可大面积制备，适合一次性生物传感器。
传感器的构成
- 基底/模板：高纯铝片（Al foil, 99.999%）经两步阳极氧化形成阳极多孔氧化铝（APA）六方孔阵，提供有序纳米孔与孔壁。
- 纳米修饰/换能层：热蒸发金膜（Au, ~25 nm）覆盖APA孔壁，形成AuAPA蜂窝状纳米结构，激发局域表面等离子体（LSP）。
- 识别/探针层：结晶紫（CV）、罗丹明6G（Rd6G）或绿色荧光蛋白突变体（GFPmut2）通过化学吸附（chemisorption）单层附着于金表面，作为SERS探针。
- 信号读出：633 nm激光激发，Renishaw inVia显微拉曼光谱仪背向散射采集300–1700 cm^-1拉曼信号。
中文摘要
本文提出一种具有高效荧光猝灭能力的大面积表面增强拉曼散射（SERS）器件。该器件以阳极多孔氧化铝（APA）模板为基底，通过改变阳极氧化条件制备不同孔径和孔壁厚度的有序蜂窝状纳米结构，最小孔径和孔壁厚度分别可达约15 nm和36 nm。在APA表面热蒸发约25 nm金膜后，形成AuAPA纳米图案化SERS基底，可良好控制并重复产生等离子体极化激元。对结晶紫、罗丹明6G和绿色荧光蛋白等本征荧光分子进行化学吸附后，该基底表现出显著增强的拉曼信号，同时明显抑制荧光背景。理论模拟与实验结果一致。在假设分子紧密堆积时，相对于平金表面增强因子约为10^3–10^4，表明其可作为一次性生物传感器。
英文摘要
We propose a large-area SERS device with efficient fluorescence quenching capability. The substrate is based on anodic porous alumina templates with various pore size and wall thickness as small as 15 and 36 nm, respectively. The nano-patterned SERS substrate, with excellent control and reproducibility of plasmon-polaritons generation, shows very efficient enhanced Raman signal in the presence of intrinsically fluorescent molecules such as cresyl violet, rhodamine, and green fluorescent protein. This work demonstrates that, when the nanostructures are properly designed and fabricated, Raman and fluorescence spectroscopy can be used in combination in order to obtain complementary molecular informations. Theoretical simulation shows excellent agreement with the experimental findings. The enhancement factor is found to be 10(3)-10(4), with respect to flat gold surface when the molecules are supposed to be closely packed, with considerable fluorescence suppression, showing a promising disposable biosensor.