空气中超细颗粒物水平无时无刻不影响着人类的生命健康，其增加可能导致呼吸道疾病和心脏病，甚至侵入人体引起肺癌等严重器官功能障碍。目前对超细颗粒物的检测及尺寸测量的方法，如透射电子显微镜、原子力显微镜、吸收或散射等，往往操作复杂、昂贵，且耗时长。发展便携式、低功耗、低成本、低环境要求的设备用于超细颗粒物检测及单个粒子尺寸测量，在早期检测、国土安全、半导体制造和环境监测方面都具有重要意义。

本团队提出一种基于三维界面的微光纤传感器，在极低的成本下，可作为便携式工具，实现对超细颗粒物的单颗粒检测及尺寸测量。在开放环境中，要利用传感区域长度在毫米甚至是厘米量级的微光纤对直径仅为几百纳米甚至几十纳米的单个超微颗粒进行实时精准感知，需要极大程度地提升传感器表面与颗粒接触位点的感知能力。为此，团队在微光纤上构建了基于表面等离子共振材料的三维界面，利用金属-有机框架材料的三维孔结构调控界面共振材料的三维分布，将倏逝场增强并限制在目标颗粒与光纤结合的三维空间，所得传感器不仅能感知48-500 nm尺寸范围内单个纳米颗粒的结合，并能对颗粒尺寸进行测量。

与典型的光学吸收或散射方法相比，该技术能有效降低动态光散射和静态光散射的干扰，同时具有系统简单，光功率低，检测仪器小巧便携等突出优势。实现这一技术的难点在于如何最大化增强并将倏逝场限制在目标颗粒发生结合的位点，团队提出全新的三维材料界面构建方案，在增强倏逝场同时调控其形状。该技术为光纤单颗粒检测提供了一种新的、普适性的思路。

该成果由本团队独立完成，陈鹏伟博士为该论文的第一作者，关柏鸥教授和黄赟赟研究员为共同通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金（51773084, U1701268）、广东省自然科学基金（2019A1515011278）、广东特支计划本土团队项目（2019BT02X105）、广州市科学计划项目（201904020032）、广东省大学生科技创新培育专项资金（“攀登计划”特别资金，pdjh2019a0054）、大学生创新创业项目（202010559050）等项目的资助。论文链接：https://www.sciencedirect.com/S1385894720332708