近日，我室研究生陶攀（第一作者）和张培晴研究员（通讯作者）联合物理学院姜涛教授（通讯作者）在期刊 ACS Applied Materials & Interfaces (IF：10.38) 上在线发表了题为“Fiber Optic SERS Sensor with Silver Nanocubes Attached Based on Evanescent Wave for Detecting Pesticide Residues”的文章，文章链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c04059。

       表面增强拉曼散射(SERS)以其高灵敏度和特异性，被广泛应用于生化传感、环境监测、食品安全等研究领域。SERS与光纤的结合以其灵活性高、韧性好、结构紧凑、微型化、可远程监测危险环境等优点，得到了广泛的研究。在光纤结构中，基于端面的光纤探针是最常用的方法，但激光受到光纤芯的传播限制，只能激发光纤芯周围的金属纳米粒子。为了解决这一问题，提出了锥形光纤尖端结构。它确实增加了激光与金属纳米结构之间的相互作用面积，但极细的锥形尖端导致激光和拉曼信号衰减。此外，锥尖通常非常脆弱。近年来，人们提出了空心光纤和光子晶体光纤等微结构光纤探针用于SERS检测，它们提供的微通道扩大了激光与金属纳米结构之间的接触面积，但与其他设备的集成和高成本限制了它们的应用。

       倏逝波是发生全内反射时从光纤芯泄漏到包层的波长深度的光波。与传统的激发方法相比，利用光纤倏逝波激发SERS信号可以获得更大的相互作用面积，提高检测灵敏度，减少激发对金属纳米粒子的损伤。此外，倏逝波激发可以分离激光光路和采集光路，这有利于降低系统的复杂性和组装更方便的检测设备。本文提出了一种基于倏逝波激发的高灵敏度FTW SERS传感器，用于农药残留检测，采用水热合成法制备了银纳米立方体(Ag NCs)。采用氢氧焰加热-步进电机拉伸法制备了不同直径的FTWs。采用有限元软件模拟了不同直径Ag NCs和FTW的电场分布。采用静电吸附和激光感应的方法在FTW表面组装了Ag NCs，讨论了最佳光纤锥腰直径、最佳激光诱导功率和物镜倍数。以4-巯基苯甲酸(4-MBA)和福美双(thiram)为分析物，对FTW SERS底物的SERS性能进行了表征。测定4-MBA和thiram的检出限分别为10⁻⁹和10⁻⁸ M，计算出相应的增强因子分别为1.64 × 10⁵和6.38 × 10⁴。为了进一步验证本工作制备的光纤SERS传感器在实际样品中检测thiram的可行性，我们将thiram应用于番茄和黄瓜的果皮，并在果皮的上清液中进行检测。这表明利用倏逝波激发SERS信号可以获得优异的传感性能，在农药残留检测领域具有潜在的应用前景。

图 1 光纤锥腰SERS传感器的实验装置以及银纳米立方体组装到光纤锥腰的原理示意图

图 2 (a)不同浓度下4-MBA的SERS光谱，(b) 1580和1069 cm⁻¹处拉曼强度与浓度的关系。(c)在不同位置重复检测20次4-MBA(10⁻⁴ M)在1580和1069 cm⁻¹处的拉曼强度，(d)在4种FTW SERS衬底上分别检测到10⁻⁴ M 4-MBA的拉曼信号，并比较1580 cm⁻¹处的峰值强度

图 3 (a)番茄和黄瓜皮的加工过程。剥去涂有thiram的果皮，压成果汁，离心，提取的上清液转移到光纤SERS传感器上。(b) 10⁻⁵ M thiram对番茄和黄瓜皮的SERS光谱。(c)和(d)不同浓度thiram对番茄和黄瓜皮的SERS光谱