壁虎是自然界的“纳米高手”。科学家在早期的研究中发现，壁虎能够飞檐走壁的奥秘在于脚底隐藏着数百万根纳米级的刚毛，而每根刚毛末端又有数百根更细的分支。这些柔软的纳米结构能够任意地调整角度与墙壁充分接触，极大地增加了脚掌与墙壁的接触面积，产生巨大的粘附力。
受这一现象的启发，华中农业大学农业微生物学国家重点实验室的韩鹤友教授（点击查看介绍）课题组创制了一种仿壁虎脚纳米SERS基底。与传统基底相比，一块成人指甲盖大小的仿壁虎脚基底表面拥有数亿根与壁虎刚毛结构类似的柔软纳米“触角”，当用于果蔬表面多组分农药残留检测时，这些“触角”能够极大增加基底与样品的接触面积，产生极强的分子引力，实现基底与实际样品表面的亲密接触，做到无损伤、直接、快速检测。
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如上图所示，韩鹤友课题组采用表面超疏水化处理的有序阳极氧化铝(AAO)为模板，聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原材料，制得了有序的高密度3D纳米“触角”阵列，并利用种子银沉积法在“触角”阵列上得到了多种类型的nano-gap结构，产生了大面积的SERS“热点”区域，创制出一种仿壁虎脚的纳米“触角”SERS基底（G-SERS）。研究发现，这种新型3D仿生G-SERS基底制备方法简单、灵敏度高（EF=1.2×107），而且具有出众的信号重现性（RSD=5.4%），与此同时展现出不俗的SERS稳定性。更重要的是，G-SERS基底表面具有高密度柔软灵活的纳米“触角”（6.7×108）。利用这些高密度的“触角”便能够像壁虎脚底的刚毛一样自由地到达实际样品表面的微小区域，通过“擦”、“粘贴-揭起”等简单的采样方式，对复杂表面的微量样品进行原位、无损伤地直接收集，省去了样品预处理的繁琐过程，大大缩短了分析时间。不仅如此，“触角”阵列上修饰的银纳米粒子之间还可产生数量可观的拉曼信号“热点”，使得样品表面的拉曼散射效应（SERS强度）增强1200万倍，极大地提高了检测的灵敏度。基于这些优势，G-SERS基底成功地应用于苹果、葡萄、黄瓜表面甲基对硫磷、福美双、孔雀石绿等农药残留的原位快速高效采集和非标记分析检测，检测限达到了1.6 ×10-9g/cm2。一块成人指甲盖大小的果蔬表面，只要有十亿分之一克农药残留，都能够快速检测出来。这一结果远低于国标和欧盟的最大残留限量标准。
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近日，该研究成果发表在国际分析化学领域权威期刊Analytical Chemistry 上。这是韩鹤友课题组继用“知了翅膀SERS检测H5N1等动物病毒”的工作后，将仿生思想与纳米技术相结合，突破传统基底制备限制的又一成果。硕士生王盼和博士生吴龙为共同第一作者，韩鹤友教授为通讯作者。
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