近日，满宝元教授团队在国际知名期刊《Opto Electronic Advances》（IF=15.3）上发表题为“Quantitative detection of trace nanoplastics (down to 50 nm) via surface-enhanced raman scattering based on the multiplex-feature coffee ring”的研究论文，创新性地提出了一种基于咖啡环效应的多特征纳米塑料定量SERS分析方法，为精确检测水环境中的衡量新污染物提供了一种光谱学方法。

前期，满宝元教授团队针对新污染物中的内分泌干扰物（Laser & Photonics Review 2024, DOI: 10.1002/lpor.202401152）、重金属离子（Advanced Functional Materials 2024, DOI: 10.1002/adfm.202416769）、微/纳米塑料（ACS Sensor 2024, DOI: 10.1021/acssensors.3c02507）等提出了外场调控SERS新方法，设计了具有不同功能的化学增强或物理增强SERS基底，并探索了利用上述基底对这些新污染的检测可行性。团队在研究中发现，对于纳米塑料，由于其在真实水环境中的浓度较低，传统检测灵敏度无法满足实际的检测需求。

针对这一问题，团队进一步提出了一种基于咖啡环效应的全新SERS检测策略。得益于咖啡环的富集作用，即使在纳米塑料浓度较低时，也可以在较小的检测区域内进行拉曼mapping扫描，并收集到较多的有效拉曼光谱信息，且发现检测区域内的有效拉曼光谱检出概率与纳米塑料的浓度也呈负相关。经探究，研究团队发现在1 %至10^-10 %的浓度范围内，通过机器学习多特征分析技术得到的纳米塑料的浓度测量值与真实值的均方误差仅为0.54（PLSR）和0.21（SVR），比仅依靠特征峰强度变化的线性回归分析（4.06）得到的结果提高了19倍，且最低量化检测限低至10^-10 %。该工作有效将SERS技术与浸润性修饰技术进行了结合，既兼顾了SERS光谱的高灵敏性和指纹特性，同时又克服了超低浓度时拉曼信号强度无法准确反应分析物浓度变化的缺陷，因此具有很强的实用性，对于未来开展精确的纳米塑料SERS测量提供了一种全新的思路。

山东师范大学硕士研究生林昕翱为该论文的第一作者，张超教授和郁菁副教授为共同通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、泰山学者项目和山东省高等学校青创科技计划创新团队项目等资助。