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

近日，上海理工大學太赫茲技術創(chuàng)新研究院在莊松林院士的指導之下，提出了一種太赫茲波段內的新型QBIC金屬超表面設計及其傳感應用。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)域中的準束縛態(tài)（QBIC）由于其超高的輻射品質（Q）因子，在光開關、非線性、通信和傳感方面具有獨特的吸引力。在這項工作中，研究人員提出了一種基于QBIC的“環(huán)鏈型”超表面，其通過在金屬超表面結構中引入非對稱性來操縱電四極子與磁偶極子的干涉耦合，從而誘導了Q因子高達503的超高品質諧振的激發(fā)。在該模式下，超表面約束的光場能量和有效傳感區(qū)域分別實現(xiàn)了400%和1300%的巨大增幅，從而拓展了光-物質相互作用的強度與廣度。模擬和實驗表明，該QBIC超表面具有高達420 GHz/RIU的折射率靈敏度，對痕量同型半胱氨酸（Hcy）分子的直接檢測限（LoD）為12.5 pmol/μL。該新型太赫茲超表面傳感器與已報道的文獻相比綜合性能最優(yōu)，起將有助于實現(xiàn)痕量生化分子的高精度傳感，并促進超高Q因子光學非線性平臺的開發(fā)和應用。

該項工作為實現(xiàn)痕量分子的快速、精確和無損傳感提供了一條新途徑，并在生物化學反應監(jiān)測、光催化和光生物調制領域具有潛在應用。

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

審核編輯 ：李倩