半導體拉曼：從基底設計到臨床檢測的多維探索

2026年7月26日下午，第24屆全國分子光譜學學術會議暨第六屆光譜年會繼續進行。在當天下午的半導體拉曼分論壇上，由中科院上海硅酸鹽研究所楊勇教授、韓國國立江原大學? Young Mee Jung教授、中科院寧波材料技術與工程研究所林杰研究員、華東師范大學鄭婷婷教授、東北林業大學紀偉教授等十余位專家學者帶來精彩報告，圍繞半導體SERS基底設計、電磁場增強機制、異質結界面調控、液體活檢及生物分析應用等前沿方向展開了深入的交流與討論。

中科院上海硅酸鹽研究所 楊勇教授

報告題目： 電場調控策略用于雙金屬MXene SERS材料增敏

針對SERS增強機理中電磁場增強、電荷轉移和分子共振三者貢獻難以定量解析的問題，楊勇教授提出了一種外加電場調控策略。他通過理論計算篩選了具有優異電學性能的MXene材料，發現外加電場可有效調控材料的電子結構，進而增強電荷轉移效率。實驗表明，該策略對多種分子均表現出良好的增敏效果，檢測靈敏度顯著提升，且在生物標志物檢測等應用中展現出較好前景。

韓國國立江原大學 Young Mee Jung教授

報告題目： Recent Advances in Raman Spectroscopy for Bioassays

Young Mee Jung教授介紹了其團隊在拉曼光譜生物分析領域的最新進展。她展示了一種基于SERS的免疫分析平臺，通過將不同拉曼報告分子標記的抗體偶聯至金納米顆粒表面，實現了活細胞表面多種蛋白標志物的同時定量檢測，靈敏度優于傳統Western blot方法且無需細胞固定。她還將該策略應用于結直腸癌相關外泌體的多標志物檢測，結合AI邏輯回歸分析可有效區分癌癥患者與健康人群，并用于術后復發監測。此外，她利用深紫外共振拉曼光譜對mRNA脂質納米顆粒疫苗進行了表征，實現了對完全包封、部分包封及游離mRNA三種狀態的有效區分。

中科院寧波材料技術與工程研究所 林杰研究員

報告題目： 半導體SERS液體活檢

林杰研究員圍繞半導體SERS液體活檢，從靈敏度、特異性和檢測效率三方面開展了系統工作。針對靈敏度問題，林杰通過引入缺陷能級和調控非晶半導體的能帶結構，從熱力學和動力學兩個層面提升電荷轉移效率，實現了單細胞水平的檢測能力。針對特異性問題，研究團隊利用Fe?O?等多能級半導體材料，通過能級選擇性耦合增強SERS信號，同時獲取腫瘤細胞的拉曼指紋光譜。針對檢測效率問題，林杰將微流控芯片與濾膜富集、磁性SERS探針相結合，實現富集-分離-檢測一體化，使臨床檢測效率提升約6倍。

華東師范大學 鄭婷婷教授

報告題目： 超晶格半導體增強拉曼分析

鄭婷婷教授圍繞半導體增強拉曼的選擇性和增強因子之間的平衡，從能級匹配和電荷轉移效率提升兩方面開展了系列工作。她通過有機半導體包裹策略提升了鈣鈦礦材料的穩定性和載流子濃度，進一步構筑超晶格結構，利用量子限域效應有效抑制電子-空穴復合，顯著增強了SERS性能。基于上述基底，她將其應用于臨床快速診斷，實現了對耐藥菌和新冠病毒的高靈敏檢測。

東北林業大學 紀偉教授

報告題目： 半導體SERS黃酮化合物的精準分析

紀偉教授圍繞黃酮類化合物結構相似、精細區分困難的問題，利用半導體SERS技術開展了系統的定性與定量分析研究。他首先構建了氧化鋅納米粒子超結構作為SERS基底，通過調控超結構尺寸獲得局域場增強效應，并與化學增強協同，顯著提升了檢測靈敏度。在此基礎上，紀偉教授發現半導體基底對黃酮分子具有良好吸附能力，可在指紋區獲取豐富的光譜信息，實現了黃酮六個亞類及結構相似分子的精細區分，并成功應用于南北板藍根的產地鑒別。進一步地，他通過氮摻雜引入內建電場，增強了基底與分子間的電荷轉移效率，實現了對黃芩中多種活性成分的定量檢測。

中科院寧波材料技術與工程研究所 謝育嬌 博士后

報告題目： 高性能表面增強拉曼光譜材料開發與細胞檢測應用

謝育嬌博士圍繞癌癥精準診斷中活細胞檢測的靈敏度和穩定性問題，構建了系列半導體@貴金屬復合SERS材料。她通過合成八面體氧化亞銅-銀復合結構，利用電磁場增強與電荷轉移的協同效應，實現了對四種乳腺癌細胞亞型的高效判別。在此基礎上，她將花狀氧化亞銅-銀復合材料與微流控芯片結合，實現了血液樣本中腫瘤細胞的聚焦分離與原位SERS檢測。此外，她還探索了金單原子負載碳納米膜作為SERS基底，發現其電荷轉移效率優于傳統團簇材料。

中國檢驗檢疫科學研究院 席廣成研究員

報告題目： 準金屬表面增強拉曼光譜基底的發現和應用

席廣成研究員從消費品安全檢測的實際需求出發，針對貴金屬基底成本高、半導體基底穩定性差的瓶頸，提出了準金屬（半金屬）SERS基底的新思路。他從氧空位二氧化鈦入手，驗證了準金屬體系可兼具等離激元共振和電荷轉移雙重增強機制。在此基礎上，席廣成將這一概念拓展至碳化物、氮化物等系列準金屬材料，通過構筑多層空心球結構進一步提升檢測靈敏度。他還發展了柔性準金屬基底，解決了傳統粉末基底不便現場檢測的問題，并實現了信號的均勻性和定量檢測能力。在應用層面，他將SERS與微流控技術及二維碼信息編碼相結合，構建了適用于出入境檢驗檢疫的現場快檢方案。

韓國首爾大學 Dae Hong Jeong教授

報告題目： Surface-enhanced Raman Optical Activity of Molecules on a Particle-on-Film Substrate

Dae Hong Jeong教授介紹了利用表面增強拉曼光學活性技術在手性分子檢測中的研究進展。他指出，傳統拉曼光學活性信號極弱，需高功率激光和長時間采集，且貴金屬膠體的不均勻性和穩定性問題嚴重制約了SEROA的發展。為此，他設計了金納米顆粒-金膜結構，將熱點限域在顆粒與薄膜的納米級界面區域，有效減弱了溶液體系中電子圓二色性對SEROA信號的干擾，同時增強了信號的均勻性和穩定性。進一步地，他采用手性傳遞策略，利用非手性拉曼標記分子作為探針，通過與手性分析物的相互作用誘導產生SEROA信號。實驗表明，該方法可成功區分不同比例的對映體混合物，且圓形強度差與對映體比例呈現良好線性關系。

齊齊哈爾大學 楊立濱教授（王瑞代為報告）

報告題目： 幾種半導體異質結SERS基底及其應用探索

王瑞介紹了通過構建異質結構實現載流子動力學行為多維調控的策略。他分別構建了單組分TiO?晶面異質結、二組分TiO?/g-C?N?異質結及TiO?復合體系、三組分2H-MoS?/MoO?/MoS?異質結等體系，通過載流子分離效率、遷移路徑、利用率和遷移能力的協同調控，實現了增強因子的逐步提升。在此基礎上，他將上述基底應用于環境污染物、食品中雙酚A及人體尿液中膽紅素的靈敏檢測，均取得了較好的分析性能。

清華大學深圳國際研究生院 雷鈺副教授（何浩琦代為報告）

報告題目： 缺陷工程化單層WS2用于單分子SERS檢測及數字化定量分析

何浩琦介紹了通過等離子體處理在單層MoS?中引入可控納米孔缺陷的策略，實現了對材料能帶結構的有效調控，并通過雙分析物方法驗證了單分子水平的檢測能力。機制研究表明，缺陷引入不僅增強了分子吸附能力，還提高了MoS?與分子間的電荷轉移效率，同時缺陷周圍的局域電場也進一步促進了信號增強。在此基礎上，團隊結合泊松分布構建了數字化定量分析模型，在低濃度區間實現了信號概率與濃度的線性關系，并在混合溶液和實際樣品中驗證了該方法的可行性。

東南大學 范興策副教授

報告題目： 等離激元熱電子界面注入效率精準調控與SERS譜學表征

范興策副教授利用二維合金材料WS??????Se??作為可調界面層，通過調控硫硒比例連續調節合金的功函數和能帶結構，實現了界面能壘的精準設計。為快速評價界面注入效率，他在銀納米顆粒表面吸附4-MPy分子作為SERS探針，通過電荷轉移描述符量化界面性質，發現該描述符隨合金成分呈規律性變化，在特定成分處達到極值。范興策進一步借助超快吸收光譜、穩態PL光譜及光電器件性能進行三重驗證，三種表征手段與SERS評價結果呈現一致的調控趨勢，證實了該SERS方法可作為快速篩選界面性質的可靠工具。