【成果】于连栋教授团队在痕量重金属离子检测方面取得进展

近日，公司控制科学与工程专业2022级博士研究生周文博在痕量重金属离子检测方面取得进展，相关研究成果《Highly Efficient Light-Trapping3D Plasmonic Au Cone-Arrays-in-Bowl (CAIB) for Simultaneous SERS Measurement in Pump-Free Microfluidic Device》发表在《Small》。《Small》是纳米科学与纳米技术领域的国际知名期刊，目前影响因子为12.1（SCI二区）。论文第一作者为周文博，通讯作者为于连栋教授、高荣科教授和韩国中央大学Jaebum Choo教授，BB贝博艾弗森为第一署名单位和通讯单位，（韩国中央大学为第二署名单位和通讯单位），该研究得到国家自然科学基金区域创新发展联合基金的资助支持。

图1 论文首页

本研究开发了一种新型高效光捕获三维金等离子体锥阵列嵌于微碗（CAIB）结构的表面增强拉曼散射（SERS）平台。该创新平台将免泵微流控装置与高灵敏度SERS检测系统相结合，通过聚苯乙烯球自组装、电感耦合等离子体刻蚀和电子束沉积等技术制备了CAIB结构。这种由规则嵌入微碗腔体的纳米锥阵列构成的多级结构，可产生广泛分布的热点区域，从而显著提升检测灵敏度与结果重现性。研究还开发了集成式免泵微流控芯片，能通过毛细作用实现海水自主输送，使该技术适用于海洋监测领域。这一设计省去了外部泵的需求，大幅提升了系统便携性，助力实现不同浓度重金属的现场检测。集成化SERS免泵微流控装置展现出卓越灵敏度，对海水中Hg²⁺和Pb²⁺重金属离子的检测范围均达到10⁻⁷—10⁻¹² M。该高性能等离子体平台被认为在光捕获材料和环境监测技术领域取得了重大突破。

图2 痕量重金属离子检测方案

论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202505001