近日,公司刘彦明教授和曹俊涛教授课题组在分析化学国际顶级期刊Analytical Chemistry上发表了题为“Synergistic Enhancement Effect of Piezoelectricity and Surface Plasmon Resonance: Boosting Photoelectrochemical Performance for Advanced Biosensing”(Analytical Chemistry, 2026, 98(8), 6012-6020)的最新研究成果。公司2024级硕士研究生李治正为论文第一作者,曹俊涛教授和王冰博士为通讯作者。
该课题组针对硫化镉基光电极可见光吸收范围窄、光生载流子复合速率快等关键问题,创新性地将压电性与表面等离子体共振(SPR)效应相结合,构建了金纳米颗粒/硫化镉纳米棒/氧化铟锡(AuNP/CdSNR/ITO)光电极,示意图如下:

该工作利用多种表征手段,系统探究了压电性、SPR效应及二者协同增强作用对光电极性能的调控规律,深入解析了其内在电荷转移机制,并对其光电化学性能的提升效果开展了精准定量评估。研究结果表明,压电性显著提升了光电极的体相载流子分离效率,SPR效应则有效改善了光电极的光吸收能力与界面电子转移速率。在二者协同增强效应的作用下,AuNP/CdSNR/ITO的光电性能实现大幅提升,其光电转换效率、电荷分离效率分别达到67.7%和12.2%,最终实现了高达1.06 mA的光电流输出。基于该光电极,结合靶标触发的TMB2+刻蚀技术,构建了分体式光电化学免疫传感器,实现了肿瘤标志物糖类抗原199的高灵敏、高特异性检测,检测限低至5.6×10−5 U mL−1,并成功应用于人血清样品分析。该工作为调控光电极的载流子迁移与分离、优化光电化学性能提供了全新思路,同时也为生物标志物的高灵敏度检测开辟了新的途径。
该研究工作得到了国家自然科学基金项目、河南省自然科学基金重点项目、河南省高校科技创新团队支持计划项目、河南省高等公司重点科研项目及太阳成tyc122cc集团南湖学者青年项目的资助。
(太阳成tyc122cc集团 王吻供稿 曹新华审稿 曲剧审核)