表面增強拉曼光譜(SERS)技術在物質分析上具有指紋識別、高靈敏度、無損、水干擾小等優點，已在化學、生物、醫學、食品、環境等領域得到廣泛應用。但目前關于SERS光譜的重復性和定量化及其化學增強效應和機理問題，仍是研究熱點和難點，因為這與分子在金屬納米材料上的吸附方式和作用密切相關。

　　反向思考，是否可通過對SERS光譜測量與分析研究分子在金屬納米材料上的吸附方式和作用？技術生物所黃青研究員課題組對此開展研究取得進展。相關研究結果發表于J. Phys. Chem. C（DOI:10.1021/acs.jpcc.8b00949）。

    課題組以典型的半胱氨酸-金溶膠體系為研究對象，利用分子-金屬團簇理論模型結合SERS光譜解析氨基酸在金屬納米顆粒表面的吸附結構。通過量子化學理論計算，建立了半胱氨酸在金屬納米顆粒吸附的各種可能的分子-金屬團簇模型；結合實驗SERS光譜解析，得出半胱氨酸為Anti(II)旋轉構象，即分子以硫原子和氧原子與基底形成化學鍵吸附到金表面。

　　此前，黃青課題組利用SERS方法，針對堿基在金/銀納米顆粒表面吸附方式進行研究，得到堿基以N7H異構體的N3和N9位氮原子雙配位的方式吸附在金/銀納米材料表面的結果 （J. Phys. Chem. C, 121, 2017, 9869-9878），引起同行關注。Harroun針對SERS研究中腺嘌呤在金/銀表面吸附這個未解難題發表綜述文章(ChemPhysChem，DOI:10.1002/cphc.201701223)，對研究結果進行引用、評述，并郵件評論“我認為你們的工作對這個富有爭議的話題是一個重要的貢獻”。

　　以上工作出發點以典型氨基酸分子-半胱氨酸和堿基分子-腺嘌呤為例，利用SERS實驗，結合這種密度函數理論（DFT）量化計算方法解析它們在金屬納米材料表面的吸附方式和作用機理。這種方法可推廣應用于解決其他生物分子在金屬表面吸附的問題。基于DFT計算和SERS測量相結合方法，有助于解決SERS光譜定量化問題，解析SERS化學增強效應和機制。

　　此項研究工作得到國家自然科學基金、安徽省自然科學基金以及國家重點基礎研究發展計劃等項目資助與支持。

　　文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.8b00949

　　半胱氨酸在金納米顆粒表面的（左上）量化計算Raman譜（左下）實驗SERS譜（右）吸附結構