基于局域表面等离子体共振效应的农药残留检测光学生物传感界面研究

At present，pesticide residues has become one of the largest food safety hazards，and the precise, fast and low-cost detection of pesticide residues in agricultural products not only has great significance in the export of agricultural products in China, but also provide an important protection for human health and life safety.However,the current detection methods of pesticide residues have many shortcomings such as complex pre-processing,long time,high cost and so on, the project aiming at these issues proposed the optical biosensing means based on localized surface plasmon resonance,devising different nanostructures for a considerable variety of pesticides to acquire optimal sensitivity and the limit of detection;According to the physical and chemical properties of the pesticide,we selected best biological recognition elements (enzymes,antibodies,artificial receptors )and immobilized methods in order to get the best combination , stability, selectivity, and low-cost.The research results of the project will be offer for the development of novel real-time pesticide residues testing instruments theoretical and technical basis.

目前农药残留已成为最大的食品安全隐患之一，对农产品中残留农药进行精确、快速和低成本检测不仅对我国农产品出口贸易具有重要意义，而且为人类健康和生命安全提供重要保障。而现有农药残留检测方法具有前处理复杂、检测时间长、成本高等缺点，本项目针对这些问题，提出采用基于局域表面等离子体共振效应的光学生物传感方法，根据不同种类农药设计不同的纳米结构，以获得最优灵敏度和探测极限；根据农药的物理化学特性，匹配适合的生物识别元件（酶、抗体和人工受体）和固化方法，实现最优的结合力、稳定性、选择性和较低的成本。本项目的研究成果将为新型实时在线农药残留检测仪器的研制提供理论依据和技术基础。

1）采用了单分子自组装方法和磁控溅射手段，制备了三种不同类型的核壳结构的生物传感器，测试了三种不同传感器的特征参数，并将这三种传感器应用于阿特拉津农药检测中，探测极限达到10ng/mL，该传感器对阿特拉津农药残留具有很好地敏感性和定量区分能力，适合该类农药微量残留的检测；.2）分析了不同材料对生物传感界面的影响，研究了金银合金的局域表面等离子体共振效应，并深入研究生物传感器纳米材料的制备方法，提出了一种通过银纳米棒和银纳米梯形等关键中间体的银纳米棱柱的光化学形成路径。.3）对金核壳结构的等离子体特性进行了数值研究，明晰了局域混合等离子体模式和Fano共振的产生机理，确定了金核尺寸、半壳的对称性破缺程度、核心偏移等参数对等离子体特性的影响机理。研究结果表明等离激元纳米结构对称性破缺显著影响Fano共振，通过改变金半壳对称性破缺程度和金核偏移量，可以实现Fano共振的高度可调节性。金半壳与金核之间的等离激元交互作用导致局域电磁场的极大增强，使其在生物传感中具有潜在的应用价值。