物理学院光电功能材料器件与物理研究团队卢俊峰副研究员、施大宁教授与东南大学徐春祥教授合作，基于ZnO材料特有的压电特性，构建出一种压电增强型微腔结构SERS基底。本工作利用压电场来调控基底富集物质分子的能力，并协同回音壁模式（WGM）效应和局域表面等离激元共振效应（LSPR）耦合作用，实现了多巴胺分子的超灵敏探测，显示出优异的痕量检测性能。相关成果以“Piezoelectric-enhanced ultrasensitive ZnO/Ag microcavity SERS substrate for dopamine detection”为题在线发表在能源材料期刊《Nano Energy》上。博士研究生邓文洁为该工作第一作者，卢俊峰副研究员、施大宁教授、东南大学徐春祥教授为共同通讯作者。
多巴胺（DA） 是一种重要的神经递质，体内 DA 浓度的异常变化可能引发各种神经系统疾病，因此开发出精确检测低浓度下DA信号的方法对于治疗效果评估至关重要。表面增强拉曼散射（SERS）是一种利用金属纳米颗粒的近场增强效应放大分子信号的光谱分析技术，被广泛应用于神经递质的痕量检测。微腔结构的ZnO微米线对光场具有高度局域性，能够增强光与物质间的相互作用，显著放大分子的拉曼信号。此外，ZnO还具备卓越的压电性能，通过外加应力诱导ZnO表面产生极化电荷，有助于吸引周围的极性分子或带电粒子附着在材料表面，从而提升传感灵敏度。本工作构建了一种压电增强型ZnO/Ag微腔结构SERS基底，通过协同耦合压电效应、WGM效应及LSPR效应三种机制，成功实现了R6G 低至 5×10-13 M的检测限，增强因子可达1.05×1011，能够检测浓度低至 10-13 M 的多巴胺分子信号，为神经科学、心理健康和神经系统疾病诊断方面的研究开辟了新的途径和策略。
本研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的支持。
论文链接https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110449
