基于激光结构化银表面和银纳米棱镜的等离子体纳米腔超表面用于增强腺苷核苷酸光致发光

摘要： 在室温下对生物分子进行可靠的荧光光谱与成像分析，是生物物理学、生物化学和分子遗传学领域具有挑战性且重要的课题。利用金属纳米结构实现荧光信号的强等离子体增强效应，是解决该问题的最有效途径之一。其中，具有密集尖锐顶点的金属纳米结构、周期性排列的金属纳米结构以及等离子体腔体能够提供最强的增强效果。本研究基于银（Ag）激光诱导周期性表面结构与银三角纳米棱镜构建的等离子体腔体超表面，成功实现了上述所有特征。实验揭示了沉积在该超表面上的5'-脱氧腺苷单磷酸在室温下呈现显著的等离子体增强荧光现象，观测到超过1000倍的增强效应。该现象被解释为：激光诱导表面结构与纳米棱镜尖锐边缘附近产生高浓度热点区域的协同作用，结合强近场等离子体耦合激发的腔体集体间隙模式共同导致。相应地，由金属激光诱导周期性表面结构与具有尖锐边缘的非球形金属纳米颗粒组成的等离子体腔体超表面，被证明无需任何染料标记即可实现室温下生物分子的高灵敏度检测与成像。