獲獎項目簡介
2019年CAIA獎一等獎獲獎項目成果簡介：拉曼光譜增強特性和分析應(yīng)用研究
完成單位： 中國檢驗檢疫科學(xué)研究院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
完成人：鄒明強、韓鶴友、趙冰、齊小花、王英英、李文濤、楊立濱、呂志成、張勛、唐夢奇
成果簡介：
針對快檢技術(shù)準(zhǔn)確性差、定量難和標(biāo)準(zhǔn)缺失的瓶頸性難題，從拉曼光譜理論、快檢儀和技術(shù)方法全鏈條突破，使拉曼檢測向“快、準(zhǔn)、靈、標(biāo)”理想境界跨躍：
（1）提出半導(dǎo)體表面增強拉曼光譜學(xué)新理論，發(fā)掘二維多層膜系統(tǒng)光場均勻分布機制，突破了SERS僅限于貴金屬傳統(tǒng)學(xué)說制約；攻克了仿壁虎腳、知了翅膀、花椰菜等天然仿生和均相納米增強基底的核心技術(shù)，實現(xiàn)納米可控組裝批量化均一制備，解決了“SERS熱點”隨機分布測量波動性痛點，可對列管27種芬太尼類物質(zhì)全覆蓋一步法定量檢測，檢測限0.1-25ppb。
（2）發(fā)明了自定位穩(wěn)定光機結(jié)構(gòu)和異頻雙波光譜濾光降噪技術(shù)，攻克了拉曼快檢儀光程短、背景干擾等核心難點，開發(fā)了可靠性好、信噪比高的拉曼快檢儀；開發(fā)云網(wǎng)端架構(gòu)拉曼智能分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了新型毒品、易制毒化學(xué)品、麻醉品、危化品、爆炸物等云端智能甄別和基于可疑人員篩查、比例趨勢統(tǒng)計等大數(shù)據(jù)分析模型集中管控功能。
（3）創(chuàng)建了特征分子指紋內(nèi)標(biāo)歸一化定量分析模型，提出支持向量機(SVM)和主成分分析(PCA)拉曼指紋鑒別策略，全面用于橄欖油摻雜和珠寶玉石精準(zhǔn)識別和復(fù)雜基質(zhì)微痕量毒品、非法添加物、農(nóng)獸殘、毒素、病毒及轉(zhuǎn)基因等高靈敏定量檢測，與實驗室標(biāo)準(zhǔn)方法符合率100%，單樣測試時間1分鐘；從儀器、增強基底及方法全方位創(chuàng)建完善的“快、準(zhǔn)、靈、標(biāo)”拉曼快檢標(biāo)準(zhǔn)化體系，實現(xiàn)了快檢標(biāo)準(zhǔn)從無到有、從單一環(huán)節(jié)到全鏈條、從定性到定量的突破。
授權(quán)發(fā)明專利13項（授權(quán)6項）、軟件著作權(quán)11項；標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范7項（含國際標(biāo)準(zhǔn)1項）；發(fā)表SCI論文116篇，引用3995次，1篇被國際頂級期刊《Angew. Chem. Int. Edit.》選為VIP文章，3篇被選為《Nanoscale》和《ACS Appl. Mater. Inter.》封面文章。經(jīng)鑒定認(rèn)為“解決了芬太尼類物質(zhì)現(xiàn)場快速篩查重大技術(shù)難題，提升了我國拉曼光譜分析水平，達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。為海關(guān)打私、公安緝毒、食品及貴重消費品等民生重大事件應(yīng)急執(zhí)法做出重要貢獻(xiàn)。
創(chuàng)新點及科學(xué)價值：
本項目針對拉曼分析機制、表面修飾和組裝、生物納米器件制備、儀器關(guān)鍵參數(shù)等開展持續(xù)性研究攻關(guān)，解決了表面增強拉曼光譜（SERS）存在的復(fù)雜基質(zhì)干擾、待測物分布不均勻、激光聚焦點隨機性差異等應(yīng)用難題，提升了SERS分析可靠性、靈敏度和準(zhǔn)確性，從儀器、SERS基底及應(yīng)用等維度構(gòu)建了拉曼分析質(zhì)量控制規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化體系，促進(jìn)了拉曼快檢技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
社會經(jīng)濟效益：
本項目基于拉曼現(xiàn)場快檢技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新，多領(lǐng)域、全鏈條、系統(tǒng)化為政府技術(shù)執(zhí)法、民生保障和重點產(chǎn)業(yè)振興，創(chuàng)建了可有效用于公共安全重點領(lǐng)域應(yīng)急管理的現(xiàn)場、實時快檢技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系，成本低、綠色無污染，為芬太尼類物質(zhì)、洋垃圾等海關(guān)打私，公安刑偵緝毒，食品及貴重民生消費品應(yīng)急執(zhí)法和監(jiān)督做出重要貢獻(xiàn)，具有顯著的社會效益和生態(tài)效益。
項目成果助力我國外交外貿(mào)大局，為使中美貿(mào)易摩擦朝有利世界經(jīng)濟方向發(fā)展提供技術(shù)支撐。作為全球最大經(jīng)濟體，中美兩國經(jīng)濟具有極強的互補性，中美合則兩利、斗則俱傷，合作是唯一正確的選擇。尤其在世界經(jīng)濟下行的當(dāng)今，中美貿(mào)易摩擦直接影響世界經(jīng)濟走向。芬太尼類物質(zhì)管控問題系中美貿(mào)易摩擦談判中敏感事項。2018年12月1日中美兩國元首就中美貿(mào)易摩擦?xí)顣r我方鄭重承諾對芬太尼類物質(zhì)進(jìn)行整類列管，并于2019年于5月1日起實施。然而，缺乏有效現(xiàn)場快檢技術(shù)，制約了全國口岸芬太尼類物質(zhì)有效管控。項目成果提供了一次性全覆蓋27種芬太尼的拉曼快檢技術(shù)與裝備，靈敏度高，全程分析不超過10分鐘，解決了芬太尼現(xiàn)場快速篩查重大技術(shù)問題，在長春海關(guān)、天津海關(guān)、防城港海關(guān)等進(jìn)行實地應(yīng)用示范和應(yīng)急演練，用科技力量力挺我國國家外交外貿(mào)，助力中美貿(mào)易摩擦向有利于全球經(jīng)濟向好方向發(fā)展。
項目成果為我國政府行政執(zhí)法提供重要技術(shù)支撐。項目成果用于食品農(nóng)產(chǎn)品中微痕量違禁添加物、生物毒素、轉(zhuǎn)基因等快速篩查，實現(xiàn)從源頭到流通到餐桌全過程進(jìn)行食品農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)測控制和追溯，為保障“菜籃子”、“果盤子”安全提供強有力支撐；基于創(chuàng)建禁毒智能物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)吸毒人員服務(wù)管理便捷化和智能化禁毒監(jiān)管，并通過全國食品安全監(jiān)管年會、國際污水監(jiān)測大會現(xiàn)場演等方式進(jìn)行宣貫和推廣，為支持我國行政執(zhí)法做出重要貢獻(xiàn)。
項目產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟效益。合作單位采用項目成果提升其拉曼快檢技術(shù)先進(jìn)性和競爭力，產(chǎn)品暢銷近20多省市或地區(qū)，出口至美、日、澳、英、韓等國或地區(qū);用于食品農(nóng)產(chǎn)品微痕量污染物、毒素、農(nóng)獸殘留、轉(zhuǎn)基因等快速分析h和珠寶玉石、固廢屬性鑒別，保障了約20萬批次、近2000 億元銷售規(guī)模“菜籃子”和“果盤子”安全；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在珠寶行業(yè)應(yīng)用，為幾百萬批次貨值達(dá)數(shù)十億元珠寶玉石檢驗和價值評估提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。
應(yīng)用前景：
解決了拉曼應(yīng)用核心問題，推動了拉曼光譜分析技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。項目提出半導(dǎo)體納米組裝SERS增強新機制，突破了通常認(rèn)為SERS基底僅限于貴金屬的學(xué)說，拓寬了SERS增強應(yīng)用領(lǐng)域；開發(fā)了可靠性好、信噪比高的拉曼快檢儀和云網(wǎng)端架構(gòu)拉曼智能分析系統(tǒng)，有效解決了復(fù)雜基質(zhì)中微痕量組分拉曼定量化分析可靠性、重現(xiàn)性等方法學(xué)問題；建立了系列應(yīng)用方法和標(biāo)準(zhǔn)體系，實現(xiàn)了食品安全快檢和貴重消費品保真鑒別，新型毒品、易制毒化學(xué)品、麻醉品、危化品、爆炸物等云端智能甄別，突破了長期困擾拉曼分析技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸性制約，大力推動了拉曼光譜分析技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用發(fā)展，在食品農(nóng)產(chǎn)品安全和反欺詐等市場監(jiān)管、海關(guān)打私、公安緝毒、企業(yè)自檢自控等領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。
