二維金屬等離激元納米結構以其獨特的平面限域結構和表面等離激元共振耦合效應，已成為納米電子學、能源催化和傳感檢測等領域的研究熱點。然而，由于缺乏對等離子體-電子耦合效應的深入認識以及電極界面和材料的精確構筑方法，二維金屬等離激元納米結構的設計和應用一直面臨著重大挑戰。
近期，中國科學院長春應用化學研究所金永東研究團隊在二維金屬等離激元納米結構的設計及其在納米電子學和電化學發光生物檢測應用方面取得新進展。他們通過在金納米粒子表面包裹致密的二氧化硅納米絕緣層來避免短路問題，并利用液/液界面自組裝的方式構建了新穎的二維Au@SiO2納米薄膜懸掛式納米電子學器件，成功揭示了傳統電子隧穿理論無法解釋的等離激元介導的長程電子（隧穿）輸運行為。
在此基礎上，該團隊利用上述二維有序Au@SiO2納米粒子薄膜獨特的光電性能，構建了一種超高效plasmonic（金屬等離激元）電化學發光體系。通過精細納米調控，優化光子散射增強、“熱點”效應和能量共振轉移效應三者之間的協同增效作用，實現了電化學發光信號的1000倍增強。研究人員進一步構建了電化學發光免疫生物傳感器，實現了對前列腺特異性抗原(PSA)的超靈敏檢測，其檢測限低至3fgmL-1。相關成果發表在iScience上（iScience, 2018, 8, 213-221,iScience, 2019, 17, 267-276）。
上述研究為新型二維金屬等離激元納米結構的設計及其在納米電子學和生化傳感檢測領域的應用提供了新思路。該研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發項目以及中科院項目的支持。
二維Au@SiO2納米薄膜及電子學器件表征
plasmonic電化學發光增強示意圖
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