近日，中国科学院合肥物质院健康所杨良保研究员课题组成功利用表面增强拉曼光谱（SERS）技术在亚纳米空间对单分子扩散行为进行精准监测。相关成果以“Real-Time Monitoring of a Single Molecule in Sub-nanometer Space by Dynamic Surface-Enhanced Raman Spectroscopy”为题，发表在Nature index期刊之一的The Journal of Physical Chemistry Letters上。

SERS技术作为一种高灵敏度、高选择性的分析技术，通过在金属表面引发共振现象，显著增强分子拉曼信号，从而实现单分子级别的分析。在这项研究中，杨良保课题组利用金纳米棒优异的光热效应，采用激光重构的方法，构筑了间隙大小为~ 1.0 nm的热点结构（图左）。所构筑的热点不仅能够提供超强的SERS增强也能主动捕获目标分子，实现了对结晶紫单分子的扩散行为的实时监测与分析（图中）。结合密度泛函理论(DFT)计算与SERS-mapping监测结果，他们认为结晶紫单分子可以被限制在亚纳米空间内，并且实现长达4分钟实时观察结晶紫单分子在金纳米棒间隙的扩散行为（图右）。这项研究提供了解分子间相互作用、化学反应以及生物分子行为的独特途径。

图. 左：激光重构金纳米棒横截面透射电镜图；中：单分子扩散行为检测与分析结果；右：4 min内的结晶紫分子的SERS-mapping结果

该工作的第一作者为健康所2020级博士生严伍文，通讯作者为杨良保研究员。该项研究受到中国科学院科研仪器装备开发项目、国家自然科学基金、安徽省自然科学研究项目等资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpclett.3c02276