分子光谱年会分会场亮点 探索半导体SERS技术前沿
2024年11月30日-12月2日，第 23 届全国分子光谱学学术会议和第五届光谱年会暨黄本立院士百岁华诞学术研讨会在福建省厦门市召开。会议第二天上午，分会场“半导体 SERS 及相关技术”中，厦门大学王翔副教授、中国检验检疫科学研究院席广成研究员、武汉纺织大学沈爱国教授、东北林业大学纪伟教授、吉林建筑大学陈雷教授、华东师范大学郑婷婷教授、中国科学院上海硅酸盐研究所杨勇老师组的博士后彭宇思、瑞士万通中国有限公司王睿经理、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所丛杉研究员、中国科学院宁波材料技术与工程研究所林杰研究员、吉林师范大学高铭教授、北京航空航天大学王晓天教授、东南大学郝祺副教授、吉林大学赵冰教授等14位专家学者带来精彩报告，共同探讨了半导体SERS技术的最新研究成果和未来发展方向。
厦门大学 王翔副教授
厦门大学王翔副教授做题为“纳米分辨的原位拉曼表征”的报告。在报告中介绍了其团队在纳米分辨原位拉曼表征领域的进展，特别关注电化学界面的结构与性质。他强调了电化学在绿色能源体系中的核心作用，尤其是在间歇性能源存储转化中的重要性。王副教授展示了原位拉曼技术在揭示活性位点演变、形成以及反应物种表征方面的应用，并提供了未发表的最新数据。该技术以其高灵敏度和空间分辨率，为理解电化学过程提供了分子层面的洞察，对能源转换和存储技术的发展具有重要意义。
中国检验检疫科学研究院 席广成研究员
中国检验检疫科学研究院席广成研究员做题为“基于纳米结构的表面增强拉曼光谱分析”的报告。在报告中分享了近五年来在基于纳米结构的表面增强拉曼光谱(SERS)分析领域的研究成果。他强调了SERS技术在食品安全检测中的重要性，并提出了“准金属”SERS基底的新概念，这一材料介于贵金属和半导体之间，结合了两者的优点。席研究员的团队开发了多种基于准金属的SERS基底，如过渡金属氧化物和碳化物，这些材料展现出优异的稳定性和灵敏度，检测限可低至10^-11 M。此外，他们还构建了集成SERS基底的微流控通道，实现了复杂基质中多组分禁限用物质的连续在线分离和高通量检测。
武汉纺织大学 沈爱国教授
武汉纺织大学沈爱国教授做题为“高结晶度有机小分子单晶SERS基底及其应用”的报告。
在报告中探讨了新型有机半导体表面增强拉曼光谱（SERS）基底的研制及其在高特异性检测中的应用。沈教授强调了在有机半导体领域深入研究的重要性，并分享了他们团队在这一领域的进展。他们发现，为了实现高性能的有机半导体SERS基底，需要满足两个前提条件：一是材料的尺寸需要足够大以实现高精确度，二是材料必须是单晶，以确保有确定的能级结构。沈教授提到，他们的研究不仅涉及小分子的SERS检测，还包括天然发动材料的分析以及有机和无机半导体材料的光电检测。他们的工作展示了SERS技术在复杂样品体系分析中的优势，尤其是在直接和间接测量方面的能力，这对于食品、生物医学和环境检测等领域具有重要意义。
东北林业大学 纪伟教授
东北林业大学纪伟教授做题为“基于多重协同增强效应的半导体SERS 基底设计与应用”的报告。在报告中详细介绍了其课题组在基于多重协同增强效应的半导体表面增强拉曼散射（SERS）基底设计与应用方面的研究成果。纪伟教授指出，相较于传统金属基底，半导体材料因其高化学稳定性和广泛的应用领域，在SERS技术中展现出巨大潜力。他们团队的研究发现，通过调控半导体材料的尺寸和结构，可以有效引入米氏共振和电荷转移共振，从而显著提升SERS活性。此外，纪伟教授还提到了他们开发的新型SERS试纸，该试纸能够利用机器学习方法对尿液中的儿茶酚胺类化合物进行快速检测，显示出良好的灵敏度和选择性。
吉林建筑大学 陈雷教授
吉林建筑大学陈雷教授做题为“金属-半导体复合材料LSPR调谐策略及SERS增强机制研究”的报告。大多数成果是在吉林师范大学做的。在报告中介绍了其课题组近年来在金属半导体复合材料的等离子体共振效应调控策略及表面增强拉曼散射（SERS）增强机制研究方面的工作。陈教授的报告主要围绕四个方面展开：通过调控载流子来改善LSPR效应，调控载流子以调控SERS活性，以及金属和半导体复合材料的制备和应用。他们探索了金属与半导体复合材料，旨在提高SERS的稳定性并改善金属的不稳定性。研究发现，通过调控半导体材料的载流子密度，可以实现LSPR向可见区或接近可见区的调控，同时改善电荷转移效率，提升SERS活性。陈教授的团队采用了磁控溅射技术制备了一系列材料，并通过实验研究了载流子密度对LSPR效应和SERS性能的影响，取得了一系列有意义的结果。
华东师范大学 郑婷婷教授
华东师范大学郑婷婷教授做题为“基于半导体增强拉曼的疾病体外分析检测”的报告。在报告中分享了其团队在基于半导体增强拉曼散射（SERS）的疾病体外分析检测领域的研究成果。郑教授的研究方向是利用SERS技术进行疾病的早期诊断，她强调了半导体材料在提高SERS检测选择性和灵敏度方面的优势。报告中，郑教授详细介绍了通过调控材料与分子间的能级匹配、利用p-n结结构促进电荷转移以及增加新的电荷转移途径等策略来增强拉曼信号。她的团队开发了一种有机半导体包裹的钙钛矿复合材料，显著提高了材料的水稳定性和SERS活性，成功应用于疾病标志物的高灵敏检测。此外，郑教授还展示了通过间隙调控的氧化铜纳米阵列实现对核酸病毒的超灵敏检测，这一方法具有快速、高选择性的特点，且成本低廉。
中国科学院上海硅酸盐研究所 博士后彭宇思
中国科学院上海硅酸盐研究所杨勇老师组的博士后彭宇思做题为“二维硫化物 SERS 材料及其增强机理研究”的报告。报告中介绍了近两年关于二维硫化物SERS（表面增强拉曼散射）材料及其增强机理的研究工作。她从四个方面展开汇报，重点介绍了次硫化五矾的纳米绒花和硫化硒微米球的研究，以及表面增强拉曼闪烁现象。她提到，通过理论计算预测化学增强和SERS活性贡献，以及通过FTD模拟预测电视增强对SERS活性的贡献，优化了半导体材料的电子密度和互网互动的电子跃迁，从而改善了半导体的SERS性能。研究团队发掘了五种新型SERS活性材料，并提出了半导体耦合共振理论策略，通过调控激发波长实现电荷转移光诱导电荷转移共振、分子共振和电磁增强共振的耦合共振增强。彭雨思还展示了新型高灵敏度硫化物SERS材料在牛奶中抗生素检测中的应用，并利用AI技术辅助识别，取得了高准确率的检测结果。最后，她对SERS材料的研究进行了展望，强调了在生物检测应用中需要解决的特异性检测和排除干扰等问题。
瑞士万通中国有限公司 王睿经理
瑞士万通中国有限公司王睿经理做题为“透射型拉曼光谱仪在安防行业的应用”的报告。在报告中介绍了公司最新推出的透射型拉曼光谱仪在安防行业的应用。该设备以其小型化和手持式特点，被广泛应用于海关、消防、警察以及部队等领域。王经理特别提到了香港海关利用该技术成功检测出藏有新型精神活性物质的货物的案例，展示了拉曼光谱仪在实际应用中的有效性。新一代的透射型拉曼光谱仪ID 1064 ST，采用1064纳米激发光源，具备IP6的防护等级，能在恶劣环境下工作，其操作系统与现代智能手机相同，均为安卓系统，支持一键扫描和第三方软件安装。该设备特别适用于检测有颜色或强荧光信号的样品，如爆炸物等，其透射技术允许不打开包装即可进行物质分析，提高了检测效率并降低了操作风险。
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 丛杉研究员
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所丛杉研究员做题为“基于电荷转移共振的半导体SERS新材料”的报告。丛杉研究员首先强调了SERS技术在快速无损检测方面的优势，并指出了半导体SERS基底相对于传统金属基底在增强机制上的独特优势，尤其是在电荷转移方面。团队通过材料结构设计调控电荷转移跃迁，开发了基于电核转移共振的新型半导体SERS材料。研究重点包括缺陷型氧化物材料和低维化策略以产生缺陷，这些缺陷能显著提升SERS性能。此外，团队还探索了通过氧空位调控电子浓度和利用MOS体系的多样化电荷转移途径来增强SERS信号。丛杉研究员的报告展示了半导体SERS材料在灵敏度、选择性和特异性检测方面的巨大潜力，并展望了其在未来检测技术中的应用前景。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所 林杰研究员
中国科学院宁波材料技术与工程研究所林杰研究员做题为“半导体 SERS 纳米生物传感器”的报告。他在报告中介绍了团队在半导体表面增强拉曼散射（SERS）纳米生物传感器领域的研究成果。林研究员的研究方向聚焦于生命健康，特别是肿瘤的早期检测，旨在通过液体活检技术检测血液中的循环肿瘤细胞和循环肿瘤标志物，以期减少患者的心理和生理负担。他们利用SERS技术，通过构建半导体SERS探针靶向肿瘤细胞，并借助微纳米材料的SERS增强机制实现对循环肿瘤细胞的精准检测。林研究员详细阐述了团队如何通过材料结构设计调控电荷转移跃迁，提高SERS灵敏度和选择性，并展示了在氧化锌、氧化铁等多种半导体材料上的应用。此外，他们还开发了便携式检测设备，并与企业合作，推动了技术的临床转化。
吉林师范大学 高铭教授
吉林师范大学高铭教授做题为“半导体表面增强拉曼基底的设计及其应用研究”的报告。她在报告中介绍了其团队在半导体表面增强拉曼散射（SERS）基底设计及其应用研究方面的进展。高教授首先概述了SERS技术的核心在于基底材料选择，特别是贵金属基底的局限性和半导体基底的潜力。她详细阐述了通过缺陷工程和渐变工程两种关键技术来增强半导体基底的SERS信号，包括在带隙中引入缺陷能级以实现基子共振和通过构筑p-n结构来调控表面电子态。高教授展示了在氧化锌、二硫化物等材料的改性及应用上取得的成果，特别强调了稀土元素掺杂氧化锌在降低荧光背景信号干扰和提升SERS性能方面的优势，以及二硫化物材料在生物传感和环境监测中的应用潜力。报告最后，高教授提出了未来研究的方向，包括探索制备工艺的简化和规模化，以及结合人工智能提升检测效率，旨在推动SERS技术的实际转化和应用。
北京航空航天大学 王晓天教授
北京航空航天大学王晓天教授做题为“非晶纳米材料SERS效应的机理及应用研究”的报告。王教授首先介绍了SERS技术的优势，包括快速、灵敏和无损检测，并指出物理增强和化学增强的不同特点。他的团队通过理论研究和实验探索，完善了半导体SERS效应的机理模型，首次发现非晶半导体材料具有高SERS活性，并基于此开发了一系列高活性非晶半导体材料。这些材料在肿瘤细胞检测等方面展现出应用潜力。王教授的团队进一步研究了非晶结构对SERS效应的影响，发现非晶材料的表面电子态和界面结合能力对SERS活性有显著影响，并利用这一特性设计了多种非晶材料用于SERS检测，包括二维非晶材料和金属负载材料。
东南大学 郝祺副教授
东南大学郝祺副教授做题为“基于二维半导体材料合金工程的SERS电荷转移机制研究”的报告。在报告中介绍了其团队在基于二维半导体材料合金工程的表面增强拉曼散射（SERS）电荷转移机制研究方面的最新进展。郝教授指出，通过精确控制二维半导体材料的合金成分比例，可以实现能级的连续可控调节，从而研究电荷转移机制。他们选择了单层结构的二维材料，物理机制清晰，使得实验结果更为可靠和重复性高。研究发现，随着合金成分比例的变化，拉曼增强光谱呈现出先增强后减弱的趋势，这与能级变化和能量传输过程密切相关。团队通过使用不同的材料和激光波长，验证了这一现象的普适性，为理解SERS电荷转移机制提供了新的视角和实验依据。
吉林大学 赵冰教授
吉林大学赵冰教授做题为“半导体纳米材料 SPR 特性及其在SERS 中的应用”的报告。在报告中探讨了半导体纳米材料的表面等离子体共振（SPR）特性及其在表面增强拉曼散射（SERS）中的应用。赵教授强调了半导体材料在SERS中的重要性，尤其是其优异的选择性，这是贵金属基底所不具备的。他提到，商用的贵金属基底的增强因子并不高，这使得半导体的特性尤为重要。赵教授还提到了载流子调控的重要性，这与齐老师提到的准金属半导体的概念相似。此外，他讨论了如何通过协同增强效应，即结合CT增强、SPR和它们之间的相互作用，来提高SERS的信号强度。他的团队在开发基于半导体的SERS基底方面取得了新进展，特别是在电磁场增强机制方面。
-
投融资
-
标准
