Yi-Jui Yeh, Shao-Yu Chen, Wesley Wei-Wen Hsiao, Yoshifumi Oshima, Mari Takahashi,
Shinya Maenosono, Kuo-Lun Tung, and Wei-Hung Chiang
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 10, 8227–8239
國立臺灣科技大學 化學工程系 江偉宏教授

本研究開發新穎電漿輔助磊晶合成方法（plasma-assisted epitaxy engineering, PAE），實驗發現在大氣常壓常溫條件下可一步驟製備由金銀核殼奈米粒子(gold-silver core-shell nanoparticles)組成的三維異質結構（three-dimensional heterostructures , 3DHS）。透過高解析顯微拉曼光譜量測與有限時域差分（finite-difference time-domain method , FDTD）模擬發現PAE-3DHS具極端光物質耦合(light-matter coupling)特性，金銀核殼奈米粒子在不同間距與排列方式下不只能增強局域電場，更可提升表面增強拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering, SERS）信號強度與穩定性。PAE電漿工程可強化三維異質結構的局域表面電漿共振特性（localized surface plasmon resonance LSPR），並創造多孔SERS活性區域。在模擬人體唾液環境下，PAE-3DHS結構可檢測單分子級SARS-CoV-2棘蛋白，具高靈敏度、高選擇性及穩定性。相較於傳統濕式化學與真空製程，PAE技術具有低成本、無使用劇毒化學品、高產率與可量產性的優勢，可應用於可撓式、輕質、可拋棄式基材上製備大面積具SERS活性3DHS，為高靈敏生物標誌物檢測提供了新的研究平台。本研究為奈米光電子、量子光學、環境監測及生物醫學感測提供了新研究方法，並為奈米科學的研究開啟了新領域。獲選為JACS Supplementary Cover Art。