表面增強拉曼光譜技術建立作物農藥殘留快篩體系

目前農藥殘留檢驗是利用各種精密的氣相層析質譜儀及串聯式質譜儀（GC/MS、GC/MS/MS）、液相層析質譜儀及串聯式質譜儀（LC/MS、LC/MS/MS） 建立農藥資料庫，希望在農藥殘留檢驗不僅是技術之提升而是檢驗數據之精準及可靠性。然而質譜儀設備價錢昂貴、樣品前處理複雜、樣品檢測時間過長，並不適合應用在建立作物農藥殘留快篩體系。我們研究團隊最近創新結合以電化學法製造貴金屬奈米粒，及利用表面增強拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering； SERS）中貴金屬奈米粒之表面電漿激發所產生之熱電子效應，將水分子團中之氫鍵打斷以製造具活性、穩定且獨立之弱氫鍵結構 pH 中性的液態電漿活化水（plasmon-activated water； PAW），其性質有別於一般認知以強氫鍵作用之團聚水（bulk water），在傳統電化學氧化還原法製備金與銀 SERS 活性基材時若使用 PAW水，其 SERS 訊號的再現性均可顯著提升，創新 PAW 水有別於一般去離子的特性，將有助於在 PAW 水中進行相關 SERS 基材的創新研究與建立作物農藥殘留快篩體系。研究結果顯示在電化學法中使用 PAW 或臨場 PAW 來製造SERS 基材時，與一般去離子水（DIW）比較，電流較大、效果較佳，尤其是在臨場 PAW 的環境下。在 PAW 或臨場 PAW 來製造時，所得 SERS 活性黃金基材上 R6G 的拉曼訊號較強，且光譜的再現性較佳，尤其是在臨場 PAW 的環境下。PAW 或臨場PAW 下來製造時，所得 SERS 活性黃金基材上 R6G 的拉曼圖譜較均勻、光譜的再現性較佳（圖譜顏色較一致），尤其是在臨場 PAW 的環境下。另外有奈米貴金屬的濾紙上、玻片上與銀基材上SERS訊號強度相當，同時發現PAW製造之SERS金/銀奈米粒滴在濾紙上，比用 DIW 製造之金/銀濾紙，檢測 R6G 時訊號強、再現性亦佳，顯示開發低價濾紙上 SERS 試片之潛力。同時以 PAW 製造之 SERS金/銀複合基材，比 DIW 製造之複合基材，檢測 R6G 時訊號強且再現性佳，且也比純銀 SERS 基材的再現性佳。在農藥益達胺 （imidacloprid, IM）的檢測上，可發現以 PAW 製造之 SERS 基材，比 DIW 製造之 SERS 基材，檢測 IM 時訊號強且再現性佳。進一步分析發現以 PAW 製造之 SERS 基材，比 DIW 製造之 SERS基材，感測 0.1-20 ppm IM，靈敏度高 （線性斜率較大）且再現性佳 （R2 較接近於1）。同時農藥亞滅培（acetamiprid, AC）的檢測上，結果亦類似，感測 0.1-20 ppm AC，靈敏度高 （線性斜率較大）且再現性佳 （R2 較接近於 1）。