上海理工太赫茲技術(shù)創(chuàng)新研究院在太赫茲超靈敏生物傳感器方面取得新進(jìn)展

近日，上海理工大學(xué)太赫茲技術(shù)創(chuàng)新研究院在莊松林院士的指導(dǎo)之下，提出了一種太赫茲波段內(nèi)的新型QBIC金屬超表面設(shè)計(jì)及其傳感應(yīng)用。該研究成果以題為“Terahertz ultrasensitive biosensor based on wide-area and intense light-matter interaction supported by QBIC”發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上（中科院一區(qū)，影響因子16.744）。第一作者為劉炳偉博士，通訊作者為彭滟教授，魏東山教授，朱亦鳴教授。

連續(xù)域中的準(zhǔn)束縛態(tài)（QBIC）由于其超高的輻射品質(zhì)（Q）因子，在光開(kāi)關(guān)、非線(xiàn)性、通信和傳感方面具有獨(dú)特的吸引力。在這項(xiàng)工作中，研究人員提出了一種基于QBIC的“環(huán)鏈型”超表面，其通過(guò)在金屬超表面結(jié)構(gòu)中引入非對(duì)稱(chēng)性來(lái)操縱電四極子與磁偶極子的干涉耦合，從而誘導(dǎo)了Q因子高達(dá)503的超高品質(zhì)諧振的激發(fā)。在該模式下，超表面約束的光場(chǎng)能量和有效傳感區(qū)域分別實(shí)現(xiàn)了400%和1300%的巨大增幅，從而拓展了光-物質(zhì)相互作用的強(qiáng)度與廣度。模擬和實(shí)驗(yàn)表明，該QBIC超表面具有高達(dá)420 GHz/RIU的折射率靈敏度，對(duì)痕量同型半胱氨酸（Hcy）分子的直接檢測(cè)限（LoD）為12.5 pmol/μL。該新型太赫茲超表面傳感器與已報(bào)道的文獻(xiàn)相比綜合性能最優(yōu)，起將有助于實(shí)現(xiàn)痕量生化分子的高精度傳感，并促進(jìn)超高Q因子光學(xué)非線(xiàn)性平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

該項(xiàng)工作為實(shí)現(xiàn)痕量分子的快速、精確和無(wú)損傳感提供了一條新途徑，并在生物化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測(cè)、光催化和光生物調(diào)制領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142347

審核編輯 ：李倩