表面增强拉曼光谱（SERS）通过激发金属衬底上的局域表面等离子体共振（LSPR）提供比固有的弱自发拉曼散射高几个数量级的灵敏度，是振动光谱的有力工具。然而，由于SERS依赖于“热点”(来自金属纳米颗粒的聚集体、工程金属纳米结构的高增强因子)、在金属表面上产生对生物分子有害的光热（热诱导的蛋白质变性）以及金属表面的氧化，因而具有较差的重复性、均匀性、生物兼容性和耐久性。
有鉴于此，日本东京大学Keisuke Goda，Ting-Hui Xiao报道了采用与金属、半导体和介质衬底不同的方法，演示了无LSPR、拓扑定制的纳米结构的设计、制造和使用，该纳米结构由二维多孔碳纳米线阵列（PCNA）组成，可作为高灵敏度、生物相容性和可重复性的SERS的有效衬底。
文章要点
1）研究人员首先利用阳极氧化氧化铝(AAO)模板，通过传统的模板辅助电聚合方法制备了聚吡咯(PPy)纳米线阵列(PNA)。然后将工作电极与对电极互换。紧接着，PNA在含有硫团簇的高温二甲基亚砜(DMSO)溶液中，在相反的电压下进行电降解，因此在每根PPy纳米线上形成大量的纳米孔，并转变为多孔的聚吡咯纳米线阵列(PPNA)，有效地增加了比表面积(SSA)和粗糙度。最后，进行高温下的碳化过程以产生具有SERS活性的PCNA。PCNA的每根多孔纳米线的平均直径为140 nm，碳化后的平均长度为15 µm。放大的PCNA扫描电子显微镜(SEM)图像显示，PCNA上分布着许多平均直径约50 nm的孔洞，形成了具有高比表面积的分形纳米结构。
2）PCNA衬底不仅由于其强大的宽带电荷转移共振（与传统基于金属衬底的SERS中的电磁增强相反）而提供了高信号增强（~106），而且由于通过使衬底整个表面具有“化学热”而没有“电磁热点”，因此具有极高的重现性以及衬底到衬底、点到点、样品到样品和时间到时间的一致性（这是传统SERS无法实现的）。此外，由于其荧光猝灭能力而与生物分子具有很高的相容性。
3）研究人员使用不同的分子如罗丹明6G（R6G）、β-乳球蛋白和葡萄糖实验证实了PCNA基SERS优异的特性。
PCNA衬底克服了传统SERS数十年来的问题，同时实现了高灵敏度、均匀性、重复性、生物兼容性和耐用性，从而带来了实际使用的高可靠性，特别是在分析化学、制药科学、食品科学、法医学和病理学领域。
Chen, N., Xiao, T., Luo, Z. et al. Porous carbon nanowire array for surface-enhanced Raman spectroscopy. Nat Commun 11, 4772 (2020)
10.1038/s41467-020-18590-7
https://doi.org/10.1038/s41467-020-18590-7
