科创中国

 近年来，三聚氰胺、芬太尼、洋垃圾等重大事件频发！尤其在当前世界经济下行和中美贸易战背景下，芬太尼管控的成效事关我国国际形象甚至影响全球经济走向，亟需现场快检技术支撑。但快检技术因应用场景特殊、条件苛刻，从而准确性差、定量难、灵敏度低，快检标准缺失。本项目历时十余年，从拉曼光谱理论、技术方法和快检仪全链条突破与创新，使拉曼检测向“快、准、灵、标”理想境界跨跃。主要创新和成果包括：

  1）提出半导体表面增强拉曼光谱学新理论，突破了SERS仅限于贵金属传统学说制约，实现化学增强振动内标定量超高灵敏检测；创制了仿壁虎脚、知了翅膀、花椰菜等天然仿生和均相纳米增强基底，解决了“SERS热点”随机分布测量波动性痛点，一次性可对列管27种芬太尼类物质全覆盖定量检测，检测限为0.1-25ppb水平，参加全国盲样测试大比武名列第1，正确率100%，RSD3%。

  2）发明了自定位稳定光机结构和异频双波光谱滤光降噪技术，攻克了快检仪光程短、背景干扰等核心难点，开发了稳定可靠的拉曼快检仪，将原有单波长拉曼仪信噪比提高10倍，由北京至海拔超4500米西藏那曲高原，经空中和陆上颠簸3000多公里极端条件考验，10台完好率100%，检测结果准确；突破云网端构架数据安全瓶颈，实现了新型毒品、危化品、爆炸物等云端智能甄别和基于可疑人员筛查、比例趋势统计等大数据模型和谱图匹配的智能化分析。

  3）发明了拉曼光谱特征峰信号强度比值模型，提出SVM和PCA拉曼指纹辨析方法，破解了橄榄油掺杂、固废归类及民生消费品真实属性鉴别难题；全面创建复杂基质微痕量毒品、非法添加物、农兽残、毒素、病毒及转基因等定量快检方法，与实验室方法符合率100%，单样测试时间1分钟；从仪器、增强基底及方法系统化构建了完善的“快、准、灵、标”拉曼快检标准化体系，实现了快检标准从无到有、从单一环节到全链条、从定性到定量的突破。

  项目获“北京市科学技术奖”等省部级一等奖3项、“中国分析测试协会科学技术奖”一等奖2项；授权发明专利25项（含国际专利1项）、软件著作权11项；标准/规范19项（含国际标准1项）；发表SCI论文241篇，引用6177次，1篇被国际顶级期刊《Angew. Chem. Int.Edit.》选为VIP文章，3篇被选为《Nanoscale》和《ACS Appl. Mater. Inter.》封面文章。项目单项技术以许可使用方式实现技术转移。经中国仪器仪表学会组织鉴定认为“解决了芬太尼类物质现场快速筛查重大技术难题，提升了我国拉曼光谱分析水平，达到国际领先水平”。项目成果用以提升合作单位拉曼快检技术先进性和竞争力，获国际“Prism Awards”和“Innovators Awards Program”白金奖，产品畅销近20多省市或地区，出口至美、日、澳、英、韩等国或地区；被海关总署采信，作为官方规范用于全国各口岸有利打击“洋垃圾”走私进境；被行业协会采信推动了快检产业发展；服务于大型批发市场蔬菜、水果农残抽检，保障了约26万批次“菜篮子”和“果盘子”安全。项目为海关打私、刑侦缉毒、食品和贵重民生消费品安全监管做出了重要贡献。