近期，中國科學院上海光學精密機械研究所信息光學與光電技術實驗室在基于激光誘導擊穿光譜的中藥重金屬定量檢測方面取得進展，研究團隊利用納米金增強和稀有氣體吹掃相結合的方法提高了中藥重金屬汞元素定量檢測靈敏度。相關研究成果以“High-sensitivity analysis of mercury in medicinal herbs using nanoparticle-enhanced laser-induced breakdown spectroscopy combined with argon purging”為題，發表于Journal of Analytical Atomic Spectrometry。
 

　　激光誘導擊穿光譜技術(Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)是一種原子光譜分析技術，具有樣品制備簡單、可實時檢測、檢測速度快、多元素同時檢測等優點，被稱為元素分析領域的“未來巨星”。當采用LIBS檢測中藥殘留重金屬元素時，激光誘導等離子中汞原子的復合速率遠高于其他原子，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，導致汞元素檢測靈敏度遠低于其他重金屬元素。
 

　　研究團隊利用激光與納米金顆粒作用過程中納米金內部傳導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，提高了激光誘導等離子輻射光譜強度；通過對中藥表面進行超疏水處理，優化了納米金沉積過程，抑制了“咖啡環效應”，提高了光譜信號穩定性；在此基礎上采用氬氣吹掃樣品表面，為等離子演化過程創造無氧環境，進一步提高了等離子輻射光譜強度。實驗結果表明，采用納米金增強結合氬氣吹掃后，汞元素特征譜線強度提高6.19倍，檢測靈敏度提高9.73倍。
 

　　相關研究得到了上海市科委項目支持。
 

圖1 納米金增強LIBS結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 納米金增強結合稀有氣體吹掃前后中藥樣品在253.0-254.0 nm范圍內的激光誘導擊穿光譜(扣除背景光譜)

 

　　圖4 中藥汞元素定量分析校準曲線 (a)LIBS (b)納米金增強LIBS結合氬氣吹掃