近日，光场调控中心蔡阳健教授团队的高垣梅教授在国际顶级期刊《Small》（IF=15.153）上发表题为“Promising Mass-Productive 4-Inch Commercial SERS Sensor with Particle in Micro-Nano Porous Ag/Si/Ag Structure Using in Auxiliary Diagnosis of Early Lung Cancer”的研究论文。山东师范大学为第一署名单位，论文第一作者为高垣梅教授，第二作者为硕士研究生朱红雨，通讯作者为雷风采副教授和郁菁副教授。
人体呼出的气体中含有许多挥发性有机化合物（volatile organic compounds, VOCs），而疾病会导致这些VOCs的组成成分发生变化。VOCs中的乙基苯甲醛（EBA）是一种典型的早期肺癌生物标志物，实验上实现对EBA的微量检测有助于快速及时发现患者病情变化进行早期干预。
为实现上述目的，高垣梅教授和山东省立医院合作，基于“颗粒-空腔”型LSPR杂化模型设计了一种具有级联光场增强模式的Particle in Micro-Nano Porous Ag/Si/Ag结构，并利用该结构实现了对VOCs分子分布微区内光场的连续调控。通过流体动力学模拟证明，该结构内可发生较强的克努森扩散，这增强了气体分子与结构的碰撞几率，进而提高了结构内VOCs分子吸附数量，实现了气体分子与光的双重捕获效应。利用该结构，高垣梅教授实现了对EBA气体分子在1 ppm-0.1 ppb范围内的精确定量检测，并进一步制备了适用于临床的医用呼吸袋，实现了对模拟肺癌患者和健康患者的精确筛选。此项工作实现了微区光场调控在医学领域的应用探索，为进一步拓展光场调控的交叉应用提供了参考。
以上研究获得国家自然科学基金面上项目和山东省自然科学基金面上项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202207324
