【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院合肥物質院固體所在危險化學品的高精度識別和實時監測技術研究方面取得新進展，開發了一種兼具高靈敏度、特異性與實時性的新型分析技術——表面等離子體增強雙光譜技術。相關研究成果發表在Analytical Chemistry上。
廣譜性的快速識別和實時監測危險化學品對防范安全事故、保護環境與公共健康具有重要意義。然而，這一目標的達成對檢測技術的要求較高：痕量濃度需要極高的靈敏度，結構相似物質的區分需要分子水平的特異性，而動態的現實環境需要快速實時的響應能力。傳統的氣相色譜法和質譜法等分析技術具有較高的精度和靈敏度，但分析儀器龐大且操作高度專業化，使得其無法在動態環境下便攜應用。而電化學、熒光等便攜式分析方法在檢測靈敏度、廣譜性和定量分析能力方面尚存欠缺。
為解決上述難題，研究團隊將高識別率的表面增強拉曼光譜技術(SERS)與實時的等離子體介導的差分紫外-可見光譜技術(P-DUS)相結合，開發了一種兼具高靈敏度、特異性與實時性的新型分析技術——表面等離子體增強雙光譜技術(SPEDS)。將SPEDS技術用于金膠體體系中多種化學分子的識別與定量分析，利用SPEDS提供的豐富分子信息及其與機器學習算法的集成，實現目標分子定量準確率高達98.6%、識別準確率高達98.2%，準確率顯著優于單一的SERS技術和P-DUS技術。
研究人員進一步將SPEDS技術成功拓展至多種等離子體納米結構體系，展示出SPEDS技術良好的通用性與可擴展性。此外，研究人員還通過CuS涂覆的金納米陣列實現了對實際水樣中Hg2+濃度的實時監測，表明SPEDS技術在環境污染物監測領域具有實際應用價值。
該研究為構建集超高靈敏度、實時響應與智能識別于一體的危險化學品監測提供了新思路，為應對環境污染、公共健康威脅和工業安全監控等挑戰提供了關鍵傳感技術支撐。
固體所博士生盧巖巖為論文第一作者，鮑皓明副研究員和張洪文研究員為共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金、合肥物質院院長基金、安徽省自然科學基金、海關總署技術攻關及山東省創新能力提升工程等項目的支持。
圖1. SPEDS集成SERS和P-DUS的示意圖。
圖2. SPEDS定量分析。
圖3.SPEDS化學品識別。
圖4.SPEDS實時監測水中Hg2+。
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