滿寶元教授團隊在表面增強拉曼光譜研究領域取得新進展
作者：科學技術處 發表日期：2025年04月27日 09:53 點擊：[]
近日，滿寶元教授團隊在國際知名期刊《Opto Electronic Advances》（IF=15.3）上發表題為“Quantitative detection of trace nanoplastics (down to 50 nm) via surface-enhanced raman scattering based on the multiplex-feature coffee ring”的研究論文，創新性地提出了一種基于咖啡環效應的多特征納米塑料定量SERS分析方法，為精確檢測水環境中的衡量新污染物提供了一種光譜學方法。
前期，滿寶元教授團隊針對新污染物中的內分泌干擾物（Laser & Photonics Review 2024, DOI: 10.1002/lpor.202401152）、重金屬離子（Advanced Functional Materials 2024, DOI: 10.1002/adfm.202416769）、微/納米塑料（ACS Sensor 2024, DOI: 10.1021/acssensors.3c02507）等提出了外場調控SERS新方法，設計了具有不同功能的化學增強或物理增強SERS基底，并探索了利用上述基底對這些新污染的檢測可行性。團隊在研究中發現，對于納米塑料，由于其在真實水環境中的濃度較低，傳統檢測靈敏度無法滿足實際的檢測需求。
針對這一問題，團隊進一步提出了一種基于咖啡環效應的全新SERS檢測策略。得益于咖啡環的富集作用，即使在納米塑料濃度較低時，也可以在較小的檢測區域內進行拉曼mapping掃描，并收集到較多的有效拉曼光譜信息，且發現檢測區域內的有效拉曼光譜檢出概率與納米塑料的濃度也呈負相關。經探究，研究團隊發現在1 %至10-10 %的濃度范圍內，通過機器學習多特征分析技術得到的納米塑料的濃度測量值與真實值的均方誤差僅為0.54（PLSR）和0.21（SVR），比僅依靠特征峰強度變化的線性回歸分析（4.06）得到的結果提高了19倍，且最低量化檢測限低至10-10 %。該工作有效將SERS技術與浸潤性修飾技術進行了結合，既兼顧了SERS光譜的高靈敏性和指紋特性，同時又克服了超低濃度時拉曼信號強度無法準確反應分析物濃度變化的缺陷，因此具有很強的實用性，對于未來開展精確的納米塑料SERS測量提供了一種全新的思路。
山東師范大學碩士研究生林昕翱為該論文的第一作者，張超教授和郁菁副教授為共同通訊作者。相關研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、泰山學者項目和山東省高等學校青創科技計劃創新團隊項目等資助。
