基于DNA纳米技术的新型SERS开关的设计和基底构建

表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering，SERS）是纳米尺度的金属（金、银等）粗糙表面或颗粒体系所具有的特殊光学增强现象,它是一种潜力巨大的高灵敏度光谱分析技术。然而目前用于SERS研究的基底大多不均匀，结构、性质不稳定，重复性差。基底制备上的困难限制了人们对SERS本质的认识和应用的开展。迄今，还没有一种完整的 SERS理论。 本项目我们将利用DNA纳米技术，设计新型基于DNA 纳米机器的SERS 开关，利用它们开展特定分子和特定DNA序列的检测。项目的开展将为基于SERS的高效实用化器件的发展探索道路。另外，我们将利用DNA组装，制备一系列具有特定结构、良好SERS活性的离散金纳米粒子组装结构，系统研究其结构参数和性能之间的关系。该研究将大大简化SERS研究体系，有利于澄清体系中各个参数对SERS增强效应的影响，推动SERS理论研究的发展。

随着纳米技术的发展，表面增强拉曼光谱的研究成为当前国际上最受关注的交叉学科研究领域之一。本项目在表面增强拉曼基底的控制制备研究方面取得了一些重要的进展，实现了预期的目标。我们以改善表面增强拉曼基底的稳定性、可控性为出发点，利用DNA纳米技术，设计了一系列具有特定结构的纳米粒子组装体系和分子开关体系，通过DNA 组装的方法，精确控制和调控纳米粒子的组装结构，并利用他们进行了特定分子和特定序列DNA的检测。通过对纳米粒子及其组装结构变化规律的深入研究，揭示材料结构与拉曼光谱表面增强效应的内在联系，结合理论模拟与计算，对研究结果进行了合理解释。项目执行过程中在杂志发表论文31篇，其中包括Chem. Commun., Nanoscale, J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater. 等影响因子大于5的文章21 篇。国际国内会议口头报告6人次，引起国内外广泛关注。