海南大学吴龙团队利用ATR8300实现了金属-半导体异质结对棒曲霉素的可靠SERS检测

2026-05-11 10:12:53, Optosky拉曼奥谱天成（厦门）光电股份有限公司

Optosky·拉曼光谱仪器

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海南大学吴龙团队利用ATR8300实现了金属-半导体异质结对棒曲霉素的可靠SERS检测

近日，海南大学食品科学与工程学院“纳米传感与光电分析团队”吴龙教授课题组联合相关单位，在《Chemical Engineering Journal》发表Self-calibrating metal-semiconductor heterostructures with photoinduced charge transfer for robust SERS detection of patulin研究论文，该论文构建了一种基于新型PICT比率的SERS平台，用于展青霉素的高灵敏度、可靠性和稳定性检测，为其他生物毒素的SERS分析提供了一种参考策略，拓展了贵金属-半导体复合材料在SERS分析中的应用范围。

表面增强拉曼散射（SERS）

SERS是一种依托贵金属纳米结构、金属 - 半导体异质结构等基底的局域表面等离子体共振效应，辅以分子电荷转移、电磁场增强与化学增强协同作用的高灵敏光谱分析技术，可极大放大目标分子的拉曼散射信号，具备指纹识别特征显著、检测灵敏度高、无损快速、痕量分析等优势，能够在微纳尺度实现有机小分子、生物毒素、污染物及生物分子的特异性识别与定量检测，SERS技术已广泛应用于食品安全检测、环境监测、生物传感、生物医药及痕量有害物质快速筛查等领域。

论文成果

SERS技术长期以来一直受到化学增强效应弱和非均匀电磁场“热点”的制约，在灵敏度和重现性之间存在着很大的矛盾。

在这里，团队设计了一个光诱导电荷转移（PICT）比率SERS 平台，该平台可以协同等离子体放大和内置的自校准。该结构由银核/普鲁士蓝壳-银卫星纳米颗粒组成（Ag@PB-Ag NP），其中超小的Ag卫星原位蚀刻到5 nm的PB壳上，该壳均匀地包覆50 nm的Ag核。密度泛函理论（DFT）揭示了两条有利的级联路径：银费米能级→展青霉素LUMO和Ag费米能级→ PB导带→展青霉素LUMO，使衬底的有效PICT增强因子达到9.01 × 10⁵。在2142 cm⁻¹处的氰化物伸缩带，位于生物学拉曼沉默窗内，作为内标物，抑制斑点间信号偏差从16.57%降至5.76%。该平台在1 nM至100 μM范围内具有良好的线性响应，对展青霉素的检测限（LOD）为0.64 nM。

结果表明，在100 μ g/L的回收率范围内，苹果、番木瓜、柑桔的平均回收率为92.26- 113.67%，与HPLC法的测定结果一致，该策略证明了合理的结构设计融合等离子体激元、半导体化学和化学计量学可以实现生物毒素的纳摩尔定量，为下一代SERS危险检测提供了蓝图。

硬核设备加持：ATR8300 立大功

研究采用奥谱天成 ATR8300 型拉曼光谱仪，搭配 785 nm 激发光源开展样品检测。实验中配置 20× 高精度物镜、550 mW 高功率激光，并设置 3.0 cm⁻¹ 的高分辨率参数，获得了优异的 SERS 光谱数据。考虑到基质表面吸附竞争效应会直接影响目标分子的信号响应，含巯基的内标分子（如 4-MBA、4-MBN、4-ATP）易与展青霉素竞争银纳米颗粒（Ag-NPs）表面的活性吸附位点，显著削弱目标分析物的特征信号；而 ATR8300 型仪器搭载的 785 nm 激光检测方案，可有效规避该干扰，实现对样品的精准采集，检测结果如下图所示。

从图中可以看出，ATR8300拉曼仪器表现出了优秀的检测能力，在 785 nm 激发下，可稳定获取多种银基纳米探针的 SERS 光谱，对不同修饰分子（4-ATP、4-MBA、4-MBN、Ade、PB-Ag NPs）及其添加展青霉素（Patulin）前后的特征峰均实现了高信噪比、高重复性的清晰采集，基线平直且无明显荧光背景干扰，峰形锐利、半峰宽窄，强度区分度优异，能够精准反映探针与目标物作用前后的信号变化，充分体现了仪器出色的灵敏度、分辨率与稳定性，为后续定量分析提供了可靠的数据支撑。

奥谱天成-ATR8300介绍

ATR8300系列将显微镜及拉曼光谱仪两者的优点结合。显微拉曼检测平台使得“所见即所测”成为可能，可视化的精确定位拉曼检测平台，使得观测者可以检测样品上不同表面状态的拉曼信号，并可在计算机上同步显示所检测位置的微区形态，极大便利了拉曼微区检测。

ATR8300高配版可以全自动对焦、全自动扫描，一键操作，可以进行批量实验、均匀性扫描等，无需等待，且可以获得高可靠性的扫描成像拉曼数据； ATR8300配备专门为拉曼系统设计的物镜，使得激光光斑接近衍射极限，再通过300万像素将焦点信息准确直观的显示在电脑上。克服了普通的拉曼系统中收集拉曼信号的焦面稍高于或稍低于实际最佳焦面的问题，从而提高拉曼光谱质量。 ATR8300无光路切换运动部件，所有光学部件均固态装配，工作非常稳定，实现了仪器的完美地解决了相机成像时光路的损失，实现了相机成像与拉曼信号收集的分离，从而得到最佳的信号强度。

奥谱天成-拉曼光谱产品

奥谱天成的拉曼光谱产品以高性能、高稳定性与高灵敏度为核心优势，涵盖多款实验室级与便携式共聚焦拉曼光谱仪，适配从常规样品表征到痕量分析、现场快速检测等多元场景需求。

其搭载多波长可选激发光源（如 785 nm、532 nm 等）、高精度光学系统与高分辨率光谱模块，可有效抑制荧光背景干扰，实现低浓度目标物的精准识别与特征峰解析；同时，结合自研的光谱处理算法与模块化设计，支持多种附件拓展与定制化方案，广泛应用于食品安全、环境监测、材料分析、生物医药及司法鉴定等领域，为科研与工业用户提供可靠、高效的拉曼光谱检测解决方案。