磁光“利器”直击生物检测三大痛点——记山东省自然科学二等奖光/磁异质纳米材料的精准合成及传感研究 　　

　　近日，由中国石油大学(华东)与厦门大学共同完成的“光/磁异质纳米材料的精准合成及传感研究”项目获得2024年度山东省自然科学二等奖。该项目在光/磁异质纳米材料的合成方法与传感应用领域取得一系列突破性进展，为环境监测与生物检测技术的革新提供了重要支撑。

　　在环境监测与生物检测领域，传统检测方法面临诸多瓶颈，如病原体检测中前处理与检测环节脱节易导致样本丢失，影响结果准确性；硝基爆炸物中三硝基苯酚(TNP)与三硝基甲苯(TNT)难以有效区分；毒害气体的原位监测灵敏度不足且操作复杂。

　　针对这三大痛点，项目团队历经7载研究，聚焦光/磁异质纳米材料的精准合成方法学，通过调控材料的磁性、光学等性能，深入解析其在传感应用中的作用机制，建立起一系列分离富集与传感一体化的创新方法。

　　磁性与光学耦合革新病原体检测模式。团队提出磁性富集与光学检测耦合的新思路，创新开发出“原位成核—奥氏熟化—定向生长”的合成策略，成功制备出一系列物相、尺寸、成分和结构可控的磁性/等离激元哑铃型纳米材料。这种材料将磁性富集与光学检测功能集成于单颗纳米粒子，打破了传统“先处理、后检测”的模式，有效解决了样本丢失的问题。目前，该技术已在青岛简码基因科技有限公司等企业实现转化应用，助力企业获得欧盟CE认证及国家三类医疗器械证，创造经济效益达1.5579亿元。

　　量子点技术实现爆炸物精准识别。为解决TNP与TNT难以区分的难题，团队研发出化学氧化与液相剥离相结合的技术，制备出高量子产率的氮化石墨量子点。研究发现，TNP与氮化石墨纳米片之间存在强烈的内滤效应和分子相互作用，据此开发的无标记荧光传感方法对TNP的检测限低至8.2纳米，且具有极高的选择性，不受其他硝基爆炸物及金属离子的干扰。

　　晶格错配策略提升毒害气体检测性能。团队提出“晶格错配”外延生长新策略，制备出具有优异等离激元特性的异质纳米探针，阐明了异质金属原子岛状生长的作用机制，揭示了探针的形貌、结构等对其光学特性的影响规律。同时，团队还创新性地将无机纳米探针包埋于琼脂糖，开发出高性能毒害气体比色传感新方法，实现了对硫化氢、甲醛、氰化氢等毒害气体的实时原位监测。其中，针对硫化氢气体的检测试纸条灵敏度是传统醋酸铅试纸的120倍，可在1分钟内对50ppm的硫化氢产生肉眼可识别的颜色响应。

　　截至目前，研究团队在国际权威期刊发表论文5篇，撰写综述3篇。该技术获国家发明专利授权5项。

　　(本系列报道到此结束)