铅离子（Pb²⁺）污染对环境安全、食品安全和人体健康构成持续威胁，实现超低浓度铅离子的高灵敏、高选择性检测具有重要意义。表面等离激元共振（SPR）具有无标记、实时检测和界面直接读出等优势，是重金属离子光学检测的重要技术手段。然而，由于金属离子尺寸小、引起的界面折射率变化十分微弱，传统金膜SPR传感器在超低浓度条件下的检测灵敏度受到明显限制。因此，如何增强微弱离子结合产生的光学响应，同时实现对目标离子的选择性识别，是超灵敏SPR传感领域面临的重要科学问题。

针对上述问题，我院项元江教授团队联合广东工业大学、深圳大学、澳门科技大学等单位，提出了一种内建电场增强的羧基功能化黑磷烯表面等离激元传感方法。研究团队在金膜表面构筑羧基功能化黑磷烯（BP-COOH）超薄界面，通过Au与BP-COOH之间的功函数差诱导界面电荷转移并形成内建电场，从而增强局域电磁场耦合和SPR光学响应；与此同时，BP-COOH表面丰富的含氧官能团能够与Pb²⁺发生优先相互作用，实现物理场增强与化学选择性识别的协同调控。实验结果表明，该传感器对Pb²⁺的检测限达到 10⁻¹⁹ M，相比裸金SPR降低14个数量级，并对Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等多种二价金属离子表现出良好的选择性，为超痕量重金属检测提供了一种简洁的无标记光学传感方案。

该工作以“Built-in electric field-boosted attomolar Pb²⁺ sensing on carboxylated black phosphorene”为题发表在国际知名期刊《Nature Communications》上。温州大学电气与电子工程学院项元江教授为论文通讯作者之一，并参与了研究方法、科研资源和数据分析等工作。论文由广东工业大学、澳门科技大学、深圳大学和温州大学等单位合作完成。论文于2026年9月1日正式接收。

本研究得到了国家自然科学基金、广州市科技局科技发展专项等项目的资助。

初审初校：项元江

复审复校：夏小苗、陈乐乐

终审终校：曾国强