首都师大物理系李志鹏教授研究团队在超越单分子水平的定量检测技术方面取得新突破，以首都师大第一单位在纳米快报《Nano Letters》发表封面文章 (Nano Lett. 24, 11116, 2024 )。 纳米快报是纳米科学技术、工程技术领域的顶级刊物，主要发表纳米科学和纳米技术领域的理论和实验方面的重要研究成果。

单分子水平的定量检测在分析科学、疾病诊断和食品安全等领域至关重要。表面增强拉曼光谱(SERS)因具有分子"指纹"特性和高灵敏检测优势。然而,受限于"热点"增强和分子不均匀分布, 特别是在单分子水平上,分子闪烁效应导致信号强度波动甚至被噪声淹没,使得表面增强拉曼光谱(SERS)强度与浓度变化失去相关性。实现超灵敏表面增强拉曼光谱(SERS)定量检测是该领域的巨大挑战。李志鹏研究团队与武汉大学徐红星院士合作，基于泊松统计模型，发展出的单分子定量方法，揭示了表面增强拉曼光谱(SERS)光谱中表面增强拉曼光谱(SERS)统计概率P与微观平均分子数α之间的关系，奠定了统计单分子表面增强拉曼光谱(SERS)定量途径的数学和物理基础。利用表面增强拉曼光谱(SERS)概率校准，实现了定量表面增强拉曼光谱(SERS)分析，具有批次间的稳定性、覆盖9个数量级的极宽浓度检测范围，以及远低于单分子水平的超低检测限。单分子超灵敏定量检测技术的突破，为各种应用场景提供了纳米光学分析新手段。

该工作第一作者为首都师大物理系硕士毕业生张浩，杨龙坤副教授。通讯作者为李志鹏、徐红星。参与工作的包括首都师大在读博士生张萌，中科院物理所魏红研究员、北京大学童廉明副教授。

该研究获得国家重大研发计划，北京市自然基金重点，国家自然科学基金面上，首都师范大学“人才托举计划”等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03507