如何利用AuFoN基底上的p-ATP分子自组装层来调整SERSSERS在水中的性能   前言：近年来，金属纳米结构的AuFoN（Gold Film over Nanospheres）基底作为一种有望的SERS平台受到了极大的关注，我们通过调整AuFoN基底的纳米球直径和排列方式，用来实现表面等离子体共振的调控，从而提高SERS增强效果。   我们为了对AuFoN SERS基底进行全面表征，采用了光学显微镜和振动光谱技术，光学反射和扫描电子显微镜调查揭示了纳米球直径和环境对表面等离子体带的形态和依赖性。   在测试SERS基底的增强效果时，我们选择了一种与金有高亲和力的小分子，p-ATP是一种具有-SH端基的分子，具有很高的金亲和力，并且可以共价结合到金属纳米结构上，p-ATP还可以在金属表面上形成自组装单分子层，并且由于其特征性SERS光谱，可以分析AuFoN基底的SERS性能。   当我们分析了基底的SERS效率后，我们可以将p-ATP作为拉曼信号报告分子，接着在空气和浸泡在水中的膜上进行，随后我们给出了相应于不同尺寸AuFoN上结合p-ATP的选择性SERS光谱。   对于水浸情况，膜被785 nm的激光激发，这对于许多实际应用来说是方便的，插图向我们展示了1080 cm⁻¹ p-ATP Raman带的强度与PS纳米球直径的依赖关系，可以看出，最佳信号放大是由直径460 nm的球体提供的，其反射率最小值与785 nm激发波长和858 nm（对应1080 cm⁻¹的斯托克斯位移拉曼带）最为接近。   值得注意的是，用矩形标记的光谱区域是从785 nm到914 nm（对应SERS光谱直到1800 cm⁻¹），AuFoN500呈现出第二好的增强效果，该膜的反射率最小值与AuFoN460样品最为接近，与记录的斯托克斯位移拉曼光谱相符合。   对于空气中的SERS分析，样品使用633 nm的激光线激发，并呈现出光谱，我们可以看到插图显示了1080 cm⁻¹ SERS带的强度与纳米球直径的依赖关系。   AuFoN460呈现出最高的放大效果，其次是直径为500 nm的PS球体，我们观察到的增强效果可以再次与反射率最小值的位置相关联，460 nm和500 nm直径的AuFoN都在633 nm激发线附近和记录的斯托克斯位移拉曼光谱的光谱区域内呈现出反射率最小值。   需要注意的是，水中的785 nm激发下的尺寸依赖性和空气中的633 nm激发下的尺寸依赖性几乎相同，这表明我们可以使用空气中的测量来校准未来在水中进行的测量，而在空气中进行优化研究更具优势，从实际的角度来看更简单直接。   SERS光谱的可重复性证明如图所示，展示了从AuFoN460在空气和水中浸泡的不同位置收集的多个单个拉曼光谱，所有光谱都观察到了类似的带位置和强度。   在AuFoN的不同位置收集的光谱中观察到的SERS带及其强度的可重复性表明，在样品的不同区域中，p-ATP分子的分布是相似的，我们还可以通过比较p-ATP粉末的拉曼光谱与吸附在AuFoN上的p-ATP的SERS光谱，计算了在633 nm激发下AuFoN460膜的平均增强因子（EF），最后得到的平均EF在10^5数量级，即使在633 nm的激发线下也表现出合理的SERS增强。   可得到的平均EF值可能被认为是一种低估，因为实际上只有一个小样品区域实际上有助于SERS光谱，EF是由热点和“冷”点得到的SERS信号的增强因子广泛分布的平均值，其下降速度比局部场增强的幂律η^-1.135要快，这是由La Rue等人计算的，用于2 nm间隔的25 nm直径Ag球体。   我们从数据中能够明显发现，冷点包含了超过60%的分子，仅对整体SERS强度贡献了4%，而热点包含的分子不到0.1%，对整体SERS强度贡献了24%。正如我们的模拟电场图所示，最强烈的电场在相邻金属壳之间的V形凹槽/裂缝处产生。   当向这些壳的顶部移动时，这些场强度迅速减小，这种行为也适用于吸附在这些区域的分子的SERS信号，基于这些论点，可以认为在10^6-10^7的范围内考虑SERS基底的EF 更为现实。   结论：AuFoN基底上p-ATP分子自组装层的引入确实是一项有前途的研究方向，有助于实现SERS技术在水环境中的应用突破，这项研究不仅丰富了SERS技术在水中的应用领域，还为解决水环境下的分析难题提供了新的思路。   然而仍有许多潜在的问题和挑战需要进一步研究，如自组装层的稳定性、不同水质条件下的性能变化等，这些问题值得在未来的研究中深入探讨。