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近期，瑞典卡羅林斯卡學院（Karolinska Institute）的研究人員開發出一種表面增強拉曼光譜（SERS）納米傳感器，可在數分鐘內檢測出水果表面的農藥殘留。該技術利用由銀（Ag）制成的火焰噴涂納米粒子來提高化學物質的信號強度，其概念驗證研究成果以論文形式發表在Advanced Science期刊上。雖然仍處于早期開發階段，但是研究人員希望該納米傳感器可以幫助人們在食用水果前發現農藥殘留。

“相關研究報告顯示，在歐盟地區銷售的所有水果中，多達一半含有大量與人類健康問題有關的農藥殘留。”該研究論文的通訊作者、卡羅林斯卡醫學院微生物學、腫瘤和細胞生物學系首席研究員Georgios Sotiriou說道：“然而，目前用于在單一產品食用前進行的農藥檢測技術在實踐中受到極大的限制，因為涉及的傳感器成本高昂、制造工藝繁瑣。為了解決這個問題，我們開發了廉價且可重復使用的SERS納米傳感器，可用于檢測水果農藥殘留。”

火焰噴涂技術

在這項研究工作中，科研人員通過使用火焰噴涂法（一種成熟且具有成本效益的金屬涂層沉積技術）開發了一種SERS納米傳感器，將Ag納米粒子的小液滴沉積到玻璃表面。具體方法：將含有Ag和Si前體的溶液送入毛細管，然后用純氧將其霧化成小液滴，這些小液滴由引燃火焰點燃形成噴霧火焰，經過液滴蒸發和燃燒、顆粒成核、聚結和燒結生長、聚集和團聚的一系列過程，最終生成納米粒子，并通過熱泳將新形成的納米粒子直接沉積在溫控玻璃襯底上。在火焰納米粒子合成過程中，可以通過調節前體濃度、液態前體進料速率和分散氧速率來控制粒徑，而膜厚可以通過調節沉積時間以及火焰和基材的間距來調節。

a）一步法制備SERS傳感薄膜的實驗過程示意圖；b）由Ag-SiO?（5wt% SiO?）納米粒子薄膜制成的SERS襯底；c）Ag-SiO?（5wt% SiO?）納米粒子；d）使用0.1m Ag前體溶液制備的Ag-SiO?（5wt% SiO?）納米粒子的STEM和元素圖譜。

“火焰噴涂法可用于快速生產大尺寸、均一化的SERS薄膜，消除了其規模化生產的關鍵障礙之一。”Sotiriou實驗室的博士后研究員、該研究論文的第一作者李海鵬表示。