信息来源：中国人民大学化学与生命资源学院公众号 发布日期：2026年8月10日

近日，中国人民大学化学与生命资源学院龙峰教授团队在纳米塑料检测领域取得新突破，相关成果以"Fiber laser-backscattered optofluidic sensor for ultrasensitive and wide-range nanoplastic quantification"为题，发表于国际光学顶级期刊《Optics Express》（DOI: 10.1364/OE.605662）。

据统计，全球每年有超过3亿吨塑料废物进入环境。这些塑料通过光降解、氧化、水解和机械破碎等过程，最终降解为粒径小于1000 nm的纳米塑料。由于尺寸极小，纳米塑料可穿透血管壁、跨越血脑屏障，已与心血管疾病、中风、神经退行性疾病等人类健康风险建立直接关联。然而，现有的拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、热解-气相色谱/质谱联用及动态光散射等分析方法，或受限于荧光干扰、或需要复杂样品前处理、或依赖实验室设施，难以满足现场实时检测的需求。

针对上述挑战，龙峰教授团队首次建立面向纳米塑料的Mie散射检测模型，精确量化了传感器响应与粒径、浓度、光学参数的关系。理论揭示200 nm处最优灵敏度源于电偶极、磁偶极和电四极在后向散射的相长干涉，突破了传统Rayleigh近似（d6依赖）的局限，为传感器的优化设计提供了理论基础。基于此，创新性地将高数值孔径光纤探头（NA = 0.37）与单多模光纤耦合器（SMFC）及光纤嵌入式光流控芯片集成，通过几何光收集效率与多模光纤模式耦合效率的协同增强（理论预测增强约4.6倍，实验验证约4倍），实现了对后向散射信号的高效捕获，突破了传统光纤传感器灵敏度不足的瓶颈。该传感器可实现20–1000 nm聚苯乙烯纳米塑料的宽谱检测，覆盖从Rayleigh区到Mie过渡区的粒径跨度。对200 nm纳米塑料的检测限低至0.021 μg/mL（4.78×10⁶ particles/mL），较现有方法提升20倍以上，且对其他五种常见纳米塑料（PS、PE、PET、PMMA、PP）均保持高灵敏响应。提出了基于溶液电导率测量的信号校正方法，有效补偿高离子强度（如海水）引起的折射率变化与颗粒聚集导致的信号衰减，显著提升了其在真实环境水样（河水、污水、海水等）中的定量准确性。该传感器无需标记、无需预处理、不破坏样品，支持便携式现场实时检测，为纳米塑料污染的大规模现场筛查提供了可行技术方案。