基于Au二聚体/壳聚糖水凝胶的比色传感器件

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所微纳技术与器件研究室李越课题组，中国科学技术大学教授邓兆祥、李良彬，与济南大学教授李村成合作，在金纳米球二聚体的组装及其等离激元耦合动力学调控的比色传感新方法方面取得进展。相关成果发表在Advanced Functional Materials上。

基于Au二聚体/壳聚糖水凝胶的比色传感器件

比色传感是利用传感单元光学性质（吸收或发射）的改变作为输出信号，以实现对待分析物的可视化检测，具有携带方便、操作简单、现场实时监测等特点，深受人们的关注。近些年，诸多基于贵金属纳米颗粒的比色传感器件被相继报道，并广泛用于对重金属离子、食品添加剂、有毒试剂等的可视化探测，因而比色传感器的研究已引起人们的极大兴趣。基于贵金属纳米颗粒的比色传感的工作原理是：利用由目标分析物所触发的贵金属纳米颗粒的分散与聚合现象所引起的颜色变化作为输出信号，从而实现分析物的可视化检测。然而，这种贵金属纳米颗粒分散（或解组装）与聚合（或组装）现象，具有随机不可控性，导致传感信号的敏感度低等问题。另外，其核心单元（贵金属纳米颗粒）存在易受外界干扰产生团聚现象，且不易存储，致使其稳定性差。因此，开发具有灵敏度高、稳定性强、且动态学调控范围宽的比色传感器件仍是挑战。

针对这一问题，科研人员在前期成功获得尺寸均一单分散Au纳米球的基础上，采用银离子诱导自组装与电泳分离技术，获得大批量、高质量的Au纳米球二聚体，提出将Au二聚体与智能水凝胶相复合的新思路，利用Au二聚体的光学高敏感性和可调谐的间隙依赖特性，开发了一种新型的基于Au二聚体的高敏感、高稳定性且动态可调灵敏度范围的比色传感器件。该传感器巧妙利用了水凝胶在受外界物质的刺激引起体积迅速膨胀或收缩的特点，成功实现了对Au纳米球二聚体中光学性质的动力学精确调控，进而实现高敏感的比色传感器件的构筑；此外，将Au二聚体嵌入在水凝胶薄膜中，可有效克服其自发团聚与沉降等不足，具有很好的稳定性。进一步，该团队合理利用水凝胶的膨胀程度反比于其交联度的敏感特性，拓宽该器件灵敏度的动态可调谐范围，实现了针对不同浓度范围内目标分析物的敏感探测。该工作为Au纳米球二聚体等离激元耦合光学性质的动力学精确调控研究提供了新途径，并为超高敏感、高稳定性的传感器件的构筑等方面提供了新思路。

研究工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金，安徽省自然科学基金等的资助。