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深海極端環(huán)境塑造了特殊的生命過(guò)程，資源潛力巨大，對(duì)其探測(cè)與研究是國(guó)際地球科學(xué)前沿。然而，深海嚴(yán)苛的高壓環(huán)境極大地限制了深海采樣及探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。深海原位探測(cè)技術(shù)可以在不改變被測(cè)物位置及狀態(tài)的條件下，獲取深海樣品的組分及含量信息，因此被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到深海極端環(huán)境的研究工作中。

深海極端環(huán)境原位探測(cè)技術(shù)擁有廣闊的前景，但由于深海環(huán)境極端復(fù)雜，作為一種新興的探測(cè)技術(shù)仍需解決諸多科學(xué)難題。目前國(guó)際上仍缺乏對(duì)深海原位一些大分子，特別是深海極端環(huán)境下生存的各種微生物的相關(guān)代謝產(chǎn)物和中間體的檢測(cè)手段。

同時(shí)，在國(guó)際上深海微生物細(xì)胞外代謝產(chǎn)物也無(wú)原位檢測(cè)方法，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，如測(cè)色法、液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)和核磁共振(NMR)等，不能同時(shí)檢測(cè)多組分，耗時(shí)、成本高、靈敏度低。激光拉曼檢測(cè)限只能達(dá)到毫摩爾級(jí)，嚴(yán)重阻礙了激光拉曼技術(shù)對(duì)低濃度深海微生物代謝產(chǎn)物或中間體的檢測(cè)。因此深海細(xì)胞外代謝產(chǎn)物的原位探測(cè)十分困難，面臨巨大的挑戰(zhàn)。

近日，中科院海洋所和中科院物理所合作制備出七星瓢蟲(chóng)狀銀納米顆粒的表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)基底，利用自主研發(fā)的深海拉曼探針系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)嵋簢娍诹黧w溫度、成分、礦物和上覆生物群落水的物理化學(xué)參數(shù)的原位檢測(cè)。

SERS主要來(lái)源于貴金屬(銀、金)納米顆粒附近局部電磁場(chǎng)的增強(qiáng)；因此具有超靈敏、快速檢測(cè)微量分子的能力，檢測(cè)限可以達(dá)到納摩爾，甚至皮摩爾級(jí)。然而目前廣泛應(yīng)用的SERS基底大部分是液態(tài)溶膠材料，固態(tài)SERS基底也有易氧化，高壓易脫落的缺點(diǎn)，深海原位探測(cè)中無(wú)法應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)利用高溫退火工藝對(duì)鍍銀膜的石英進(jìn)行熱處理，成功制備類(lèi)似七星瓢蟲(chóng)斑點(diǎn)樣的銀納米顆粒SERS基底材料，表現(xiàn)出良好的晶體取向，在11MPa下實(shí)現(xiàn)10-6M 磷酸乙醇胺的檢測(cè)。研發(fā)的SERS基底材料還具有強(qiáng)抗氧化性，并且可耐受深海高壓環(huán)境，保障了2022年南海冷泉生態(tài)系統(tǒng)原位探測(cè)航次的成功，在滿足深海原位探測(cè)需求的同時(shí)，也適用于極端工業(yè)環(huán)境的檢測(cè)，為未來(lái)深海原位檢測(cè)低濃度的微生物代謝產(chǎn)物提供了新手段。

該項(xiàng)研究發(fā)布在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Surfaces and Interfaces》上，題目為“One-step method to prepare coccinellaseptempunctate-like silver nanoparticles for high sensitivity SERS detection”。

關(guān)鍵詞： 代謝產(chǎn)物 基底材料