科學島團隊在危險化學品的精準識別和實時監(jiān)測研究方面取得新進展

　　【儀表網 研發(fā)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(jiān)測技術研究方面取得新進展，開發(fā)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(fā)表在Analytical Chemistry上。
 

　　廣譜性的快速識別和實時監(jiān)測危險化學品對防范安全事故、保護環(huán)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(qū)分需要分子水平的特異性，而動態(tài)的現(xiàn)實環(huán)境需要快速實時的響應能力。傳統(tǒng)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(yè)化，使得其無法在動態(tài)環(huán)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(fā)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(xiàn)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(yōu)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(xiàn)了對實際水樣中Hg2+濃度的實時監(jiān)測，表明SPEDS技術在環(huán)境污染物監(jiān)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(jiān)測提供了新思路，為應對環(huán)境污染、公共健康威脅和工業(yè)安全監(jiān)控等挑戰(zhàn)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(chuàng)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(jiān)測水中Hg2+。