半导体拉曼：从基底设计到临床检测的多维探索

2026年7月26日下午，第24届全国分子光谱学学术会议暨第六届光谱年会继续进行。在当天下午的半导体拉曼分论坛上，由中科院上海硅酸盐研究所杨勇教授、韩国国立江原大学‌ Young Mee Jung教授、中科院宁波材料技术与工程研究所林杰研究员、华东师范大学郑婷婷教授、东北林业大学纪伟教授等十余位专家学者带来精彩报告，围绕半导体SERS基底设计、电磁场增强机制、异质结界面调控、液体活检及生物分析应用等前沿方向展开了深入的交流与讨论。

中科院上海硅酸盐研究所 杨勇教授

报告题目： 电场调控策略用于双金属MXene SERS材料增敏

针对SERS增强机理中电磁场增强、电荷转移和分子共振三者贡献难以定量解析的问题，杨勇教授提出了一种外加电场调控策略。他通过理论计算筛选了具有优异电学性能的MXene材料，发现外加电场可有效调控材料的电子结构，进而增强电荷转移效率。实验表明，该策略对多种分子均表现出良好的增敏效果，检测灵敏度显著提升，且在生物标志物检测等应用中展现出较好前景。

韩国国立江原大学 Young Mee Jung教授

报告题目： Recent Advances in Raman Spectroscopy for Bioassays

Young Mee Jung教授介绍了其团队在拉曼光谱生物分析领域的最新进展。她展示了一种基于SERS的免疫分析平台，通过将不同拉曼报告分子标记的抗体偶联至金纳米颗粒表面，实现了活细胞表面多种蛋白标志物的同时定量检测，灵敏度优于传统Western blot方法且无需细胞固定。她还将该策略应用于结直肠癌相关外泌体的多标志物检测，结合AI逻辑回归分析可有效区分癌症患者与健康人群，并用于术后复发监测。此外，她利用深紫外共振拉曼光谱对mRNA脂质纳米颗粒疫苗进行了表征，实现了对完全包封、部分包封及游离mRNA三种状态的有效区分。

中科院宁波材料技术与工程研究所 林杰研究员

报告题目： 半导体SERS液体活检

林杰研究员围绕半导体SERS液体活检，从灵敏度、特异性和检测效率三方面开展了系统工作。针对灵敏度问题，林杰通过引入缺陷能级和调控非晶半导体的能带结构，从热力学和动力学两个层面提升电荷转移效率，实现了单细胞水平的检测能力。针对特异性问题，研究团队利用Fe₃O₄等多能级半导体材料，通过能级选择性耦合增强SERS信号，同时获取肿瘤细胞的拉曼指纹光谱。针对检测效率问题，林杰将微流控芯片与滤膜富集、磁性SERS探针相结合，实现富集-分离-检测一体化，使临床检测效率提升约6倍。

华东师范大学 郑婷婷教授

报告题目： 超晶格半导体增强拉曼分析

郑婷婷教授围绕半导体增强拉曼的选择性和增强因子之间的平衡，从能级匹配和电荷转移效率提升两方面开展了系列工作。她通过有机半导体包裹策略提升了钙钛矿材料的稳定性和载流子浓度，进一步构筑超晶格结构，利用量子限域效应有效抑制电子-空穴复合，显著增强了SERS性能。基于上述基底，她将其应用于临床快速诊断，实现了对耐药菌和新冠病毒的高灵敏检测。

东北林业大学 纪伟教授

报告题目： 半导体SERS黄酮化合物的精准分析

纪伟教授围绕黄酮类化合物结构相似、精细区分困难的问题，利用半导体SERS技术开展了系统的定性与定量分析研究。他首先构建了氧化锌纳米粒子超结构作为SERS基底，通过调控超结构尺寸获得局域场增强效应，并与化学增强协同，显著提升了检测灵敏度。在此基础上，纪伟教授发现半导体基底对黄酮分子具有良好吸附能力，可在指纹区获取丰富的光谱信息，实现了黄酮六个亚类及结构相似分子的精细区分，并成功应用于南北板蓝根的产地鉴别。进一步地，他通过氮掺杂引入内建电场，增强了基底与分子间的电荷转移效率，实现了对黄芩中多种活性成分的定量检测。

中科院宁波材料技术与工程研究所 谢育娇 博士后

报告题目： 高性能表面增强拉曼光谱材料开发与细胞检测应用

谢育娇博士围绕癌症精准诊断中活细胞检测的灵敏度和稳定性问题，构建了系列半导体@贵金属复合SERS材料。她通过合成八面体氧化亚铜-银复合结构，利用电磁场增强与电荷转移的协同效应，实现了对四种乳腺癌细胞亚型的高效判别。在此基础上，她将花状氧化亚铜-银复合材料与微流控芯片结合，实现了血液样本中肿瘤细胞的聚焦分离与原位SERS检测。此外，她还探索了金单原子负载碳纳米膜作为SERS基底，发现其电荷转移效率优于传统团簇材料。

中国检验检疫科学研究院 席广成研究员

报告题目： 准金属表面增强拉曼光谱基底的发现和应用

席广成研究员从消费品安全检测的实际需求出发，针对贵金属基底成本高、半导体基底稳定性差的瓶颈，提出了准金属（半金属）SERS基底的新思路。他从氧空位二氧化钛入手，验证了准金属体系可兼具等离激元共振和电荷转移双重增强机制。在此基础上，席广成将这一概念拓展至碳化物、氮化物等系列准金属材料，通过构筑多层空心球结构进一步提升检测灵敏度。他还发展了柔性准金属基底，解决了传统粉末基底不便现场检测的问题，并实现了信号的均匀性和定量检测能力。在应用层面，他将SERS与微流控技术及二维码信息编码相结合，构建了适用于出入境检验检疫的现场快检方案。

韩国首尔大学 Dae Hong Jeong教授

报告题目： Surface-enhanced Raman Optical Activity of Molecules on a Particle-on-Film Substrate

Dae Hong Jeong教授介绍了利用表面增强拉曼光学活性技术在手性分子检测中的研究进展。他指出，传统拉曼光学活性信号极弱，需高功率激光和长时间采集，且贵金属胶体的不均匀性和稳定性问题严重制约了SEROA的发展。为此，他设计了金纳米颗粒-金膜结构，将热点限域在颗粒与薄膜的纳米级界面区域，有效减弱了溶液体系中电子圆二色性对SEROA信号的干扰，同时增强了信号的均匀性和稳定性。进一步地，他采用手性传递策略，利用非手性拉曼标记分子作为探针，通过与手性分析物的相互作用诱导产生SEROA信号。实验表明，该方法可成功区分不同比例的对映体混合物，且圆形强度差与对映体比例呈现良好线性关系。

齐齐哈尔大学 杨立滨教授（王瑞代为报告）

报告题目： 几种半导体异质结SERS基底及其应用探索

王瑞介绍了通过构建异质结构实现载流子动力学行为多维调控的策略。他分别构建了单组分TiO₂晶面异质结、二组分TiO₂/g-C₃N₄异质结及TiO₂复合体系、三组分2H-MoS₂/MoO₃/MoS₂异质结等体系，通过载流子分离效率、迁移路径、利用率和迁移能力的协同调控，实现了增强因子的逐步提升。在此基础上，他将上述基底应用于环境污染物、食品中双酚A及人体尿液中胆红素的灵敏检测，均取得了较好的分析性能。

清华大学深圳国际研究生院 雷钰副教授（何浩琦代为报告）

报告题目： 缺陷工程化单层WS2用于单分子SERS检测及数字化定量分析

何浩琦介绍了通过等离子体处理在单层MoS₂中引入可控纳米孔缺陷的策略，实现了对材料能带结构的有效调控，并通过双分析物方法验证了单分子水平的检测能力。机制研究表明，缺陷引入不仅增强了分子吸附能力，还提高了MoS₂与分子间的电荷转移效率，同时缺陷周围的局域电场也进一步促进了信号增强。在此基础上，团队结合泊松分布构建了数字化定量分析模型，在低浓度区间实现了信号概率与浓度的线性关系，并在混合溶液和实际样品中验证了该方法的可行性。

东南大学 范兴策副教授

报告题目： 等离激元热电子界面注入效率精准调控与SERS谱学表征

范兴策副教授利用二维合金材料WS₂₍₁₋ₓ₎Se₂ₓ作为可调界面层，通过调控硫硒比例连续调节合金的功函数和能带结构，实现了界面能垒的精准设计。为快速评价界面注入效率，他在银纳米颗粒表面吸附4-MPy分子作为SERS探针，通过电荷转移描述符量化界面性质，发现该描述符随合金成分呈规律性变化，在特定成分处达到极值。范兴策进一步借助超快吸收光谱、稳态PL光谱及光电器件性能进行三重验证，三种表征手段与SERS评价结果呈现一致的调控趋势，证实了该SERS方法可作为快速筛选界面性质的可靠工具。

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