近日，我校光学团队刘飞飞副教授、黄美东教授与北京工业大学张新平教授、复旦大学周磊教授团队合作在应用物理期刊《Applied Physics Letters》发表以“Meta-grating-based SERS sensor capable of efficiently trapping target molecules in hotspots”为题的原创成果。

图1超构SERS传感器的工作原理示意图

表面增强拉曼光谱（SERS）凭借单分子级检测能力、分子指纹识别特性，是生物医学、环境监测、食品安全领域极具潜力的微量分析技术。其信号增强核心来源于贵金属纳米结构间隙形成的电磁热点，但现有基底长期存在分子进入热点概率低和空间信号均质性差的问题。针对这些问题，团队研发出一种基于超光栅结构的新型SERS传感器。该器件依托梯度梯形纳米间隙产生纳米毛细泵送效应，可主动将待测分子高效富集至等离激元热点区域，同步解决传统SERS基底信号不均、低浓度分子难以进入增强热点两大核心痛点，染料、生物小分子多体系测试证实其具备超高灵敏度与优异信号均一性，为无标记定量生化检测、环境微量污染物筛查提供全新高性能光学传感方案。

图2超构SERS传感器对两种不同分子的测试结果

我校刘飞飞副教授为论文第一作者，其指导的研究生魏菁菁为第二作者，黄美东教授为共同通讯作者，天津师范大学为第一署名单位；团队成员刘秀英博士参与了相关研究工作。北京工业大学张新平教授、复旦大学周磊教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金（62005197, 12204349, 12221004 and 62192771）以及国家重点研究计划（2022YFA1404700）等的资助。