近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所信息光學(xué)與光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的中藥重金屬定量檢測方面取得進(jìn)展，研究團(tuán)隊利用納米金增強(qiáng)和稀有氣體吹掃相結(jié)合的方法提高了中藥重金屬汞元素定量檢測靈敏度。相關(guān)研究成果以“High-sensitivity analysis of mercury in medicinal herbs using nanoparticle-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy combined with argon purging”為題，發(fā)表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry。

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）是一種原子光譜分析技術(shù)，具有樣品制備簡單、可實(shí)時檢測、檢測速度快、多元素同時檢測等優(yōu)點(diǎn)，被稱為元素分析領(lǐng)域的“未來巨星”。當(dāng)采用LIBS檢測中藥殘留重金屬元素時，激光誘導(dǎo)等離子中汞原子的復(fù)合速率遠(yuǎn)高于其他原子，且空氣中的氧氣會引起汞特征譜線Hg Ⅰ 253.65nm上能級的猝滅，導(dǎo)致汞元素檢測靈敏度遠(yuǎn)低于其他重金屬元素。

研究團(tuán)隊利用激光與納米金顆粒作用過程中納米金內(nèi)部傳導(dǎo)電子震蕩和表面等離子激元共振特性，通過在中藥樣品表面沉積一層納米金顆粒，提高了激光誘導(dǎo)等離子輻射光譜強(qiáng)度；通過對中藥表面進(jìn)行超疏水處理，優(yōu)化了納米金沉積過程，抑制了“咖啡環(huán)效應(yīng)”，提高了光譜信號穩(wěn)定性；在此基礎(chǔ)上采用氬氣吹掃樣品表面，為等離子演化過程創(chuàng)造無氧環(huán)境，進(jìn)一步提高了等離子輻射光譜強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用納米金增強(qiáng)結(jié)合氬氣吹掃后，汞元素特征譜線強(qiáng)度提高6.19倍，檢測靈敏度提高9.73倍。

圖1.納米金增強(qiáng)LIBS結(jié)合稀有氣體吹掃檢測過程示意圖

圖2.滴加在中藥表面的納米金液滴 (a)表面未處理，干燥前；(b)表面未處理，干燥后；(c)超疏水處理，干燥前；(d)超疏水處理，干燥后

圖3.納米金增強(qiáng)結(jié)合稀有氣體吹掃前后中藥樣品在253.0-254.0 nm范圍內(nèi)的激光誘導(dǎo)擊穿光譜（扣除背景光譜）

圖4.中藥汞元素定量分析校準(zhǔn)曲線 (a)LIBS (b)納米金增強(qiáng)LIBS結(jié)合氬氣吹掃

相關(guān)研究得到了上海市科委項(xiàng)目支持。

原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ja/d2ja00278g