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随着社会经济的快速发展,环境污染已经成为一个全球性的问题,其中汞离子等重金属污染物严重破坏了生态环境并威胁着人类健康。目前,广泛应用的检测汞离子的技术有原子吸收光谱、原子发射光谱和共振散射光谱等。值得关注的是,微量汞离子可以通过食物链进入人体,并在人体内富集,从而危害人的健康。因此,仍然需要发展简单、快速、高灵敏、特异性检测汞离子的传感器。表面增强拉曼散射技术(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)作为一种重要的分析检测手段,由于其独特的性能,已经在很多分析检测领域得到了广泛的应用。另一方面,金/银纳米颗粒修饰的硅基纳米材料,如银纳米粒子修饰的硅片(silver nanoparticles decorated silicon wafer,AgNPs@Si wafer)以及金纳米粒子修饰的硅纳米线阵列(gold nanoparticles decorated silicon nanowire array,AuNPs@SiNWAr),已经被证明是高效的硅基SERS基底,并用于细胞以及DNA的高灵敏检测研究。尽管如此,目前上述硅基SERS基底用于汞离子检测的工作尚鲜有报道。本文以金纳米颗粒修饰的硅纳米线阵列作为硅基SERS基底,将功能化的DNA修饰在基底表面,构建得到SERS传感器。该传感器可以在短时间(4分钟)内实现对汞离子的特异性检测,同时只需要消耗微量(30μL)的样品溶液。当加入汞离子溶液时,汞离子与胸腺嘧啶碱基(thymine,T)相互作用,形成T-Hg2+-T的结构,使得DNA由原来的直链结构变成茎环结构,导致DNA一端的荧光染料分子Cy5靠近SERS基底,从而产生很强的拉曼信号。基于此,可以实现对低浓度汞离子溶液(1 pM)的检测。本文进一步对不同浓度的汞离子溶液进行了检测,揭示了汞离子浓度与拉曼信号强度在1 pM到100 nM的范围内具有良好的线性关系,相关系数R2为0.998。值得一提的是,该SERS传感器具有很好的特异性,可以在十多种干扰离子中实现对汞离子的特异性检测。同时,该SERS传感器还可以循环使用,在循环使用5次之后,依然保持着相对稳定的检测性能。基于上述优越的性能,该SERS传感器可以实现对实际水样中汞离子的灵敏检测,相对标准偏差仅为~9.0%。综上所述,本文所构建的硅基SERS传感器,由于其具有灵敏性高、特异性强、信号重现性好等优良特性,可以实现对湖水中痕量汞离子的分析检测,为汞离子检测的应用研究提供了一种新的工具。