随着 SARS-CoV-2 新变种持续出现，快速、低成本、可现场使用的检测手段仍是公共卫生挑战。本文报道了一种无丙烯酰胺的光子晶体适配体传感器，用于快速视觉检测 SARS-CoV-2 刺突蛋白（S 蛋白）的受体结合域（RBD）。作者通过无乳化剂乳液聚合合成单分散聚苯乙烯@聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯-丙烯酸) [PS@poly(HEM...
本研究提出一种基于一维三元光子晶体（1D-TPC）的高灵敏光学传感器，用于快速检测非法药物。该结构由聚苯胺（PANI）、硫化铅（PbS）和AlxGa1-xN量子点（QDs）交替层构成，并在中心引入缺陷层作为传感区。检测机制通过监测不同非法物质引起缺陷层折射率变化所导致的缺陷模波长移动实现。作者采用传输矩阵法（TMM）对结构透射特性进...
一维光子晶体（1D-PC）生物传感器因高灵敏度而有望用于癌症检测，但其性能常受不可避免的制造误差影响。现有理论分析往往未定量评估这些误差对灵敏度、半高宽等关键性能参数的影响。本研究通过统计分析，考察随机制造偏差如何影响上述指标，从而对传感器稳定性和鲁棒性进行更现实评估。针对所设计的1D-PC生物传感器，首先采用传输矩阵法（TMM）计...
本研究提出一种基于体Dirac半金属（BDS）与光子晶体混合架构的可调太赫兹生物传感器，用于无标记、高灵敏检测人血清白蛋白（HSA）。该传感器因缺陷模与BDS介导的等离子体响应协同耦合而产生尖锐Fano共振，其共振频率对传感层折射率变化高度敏感。电场模拟证实传感区域内存在显著的场限制与增强。BDS的电学可调性允许通过调节费米能级（0...
本研究提出一种基于拓扑边缘态与石墨烯异质结构的人血清白蛋白（HSA）光学生物传感器。该传感器利用光子晶体异质结中激发的光学拓扑边缘态，在195.5 THz通信波段形成深度大于95%的尖锐反射谷，并对传感层折射率变化表现出高响应性；同时借助石墨烯费米能级调制实现电导率动态调控，从而获得可调传感特性。数值结果表明，拓扑边缘态具有强局域场...
本研究提出一种用于口腔癌太赫兹光学生物传感的一维三元光子晶体理论设计，该结构具有宇时（PT）对称性。所设计结构为 (ABA)N/D/(ABA)N，其中 A 层为掺杂 SiO2，B 层为 Si，D 为缺陷层，可容纳健康或癌变口腔细胞。通过改变 PT 对称参数 Q 分析透射谱，发现光子带隙内存在明显缺陷模，且其特性强烈依赖于生物组织的光...
本文提出一种二维环形光子晶体结构，由28×25根硅棒置于空气介质中构成，用作2:1光复用器兼生物传感器。作者通过平面波展开（PWE）和时域有限差分（FDTD）方法计算光子带隙（PBG）与场分布，研究其传感特性。该结构利用特定波长输入到Input0、Input1和Select端口，根据逻辑状态将光导至Output端口。在I0=1、I1...
光子晶体（PC）是无标记传感、药物筛选、诊断和配体-受体相互作用分析中的有前途工具。PC表面模式成像已成为检测传感器表面多重结合事件的新方法。通过表面修饰和识别单元功能化，可实现癌症生物标志物、抗体和寡核苷酸的高灵敏检测。RAD51蛋白通过同源重组途径在DNA修复中起核心作用，对基因组稳定性至关重要，其过表达常与侵袭性癌症相关，因此...
高通量生物分析已成为现代生物医学研究与临床诊断的重要课题。基于编码微载体的流动编码方案为多路生物分析提供了可行策略。不同编码特性赋予微载体不同编码机制，通过解码微载体并量化检测信号强度，可实现生物传感器分析、药物筛选、细胞培养以及仿生器官芯片的构建与评价。本综述根据编码元件将微载体编码策略分为光学编码与非光学编码：光学编码包括荧光染...
近年来，硅基片上传感研究显著增加。本文设计了一种基于平板光子晶体结构的耦合腔波导（CCW），用作无标记生物传感器。该光子晶体由三角晶格排列的空气孔构成，通过引入缺陷可构建对折射率微小变化高度敏感、仅需少量分析物即可响应的传感器件。研究采用平面波展开法（PWE）分析 CCW 模式的色散关系与场分布，并采用有限差分时间域（FDTD）方法...
糖尿病视网膜病变（DR）是慢性糖尿病致盲的主要原因。尽管早期筛查可延缓或改善病情，但传统眼底镜检查耗时、依赖主观判断，导致全球筛查率偏低。泪液因直接接触眼球而富含蛋白，可作为监测视觉健康的无创替代样本。本文报道了一种光子晶体（PhC）增强免疫荧光生物传感器，用于检测泪液中痕量蛋白。该传感器由自组装纳米颗粒构建的 PhC 基底制成，并...
本文提出四种基于石墨烯-等离子体纳米组合的结构，用于检测冠状病毒尤其是 COVID-19。这些结构按半球形阵列和一维光子晶体格式排列，半球形与板状层由铝（Al）、金（Au）、二氧化硅（SiO2）和石墨烯（graphene）构成。一维光子晶体可使吸收峰波长向短波方向移动，同时提高吸收峰值。为提升器件功能，作者考察了结构参数和石墨烯化学...
本文报道了一种通过阳极氧化Al/Nb和Al/Ta金属层制备的两级三维柱状纳米膜。首先在草酸水溶液中阳极氧化Al/Nb，形成第一级多孔阳极氧化铝（PAA）及氧化铌柱；再在酒石酸水溶液中阳极氧化Al/Ta形成第二级PAA，并在硼酸缓冲液中再阳极氧化生成氧化钽柱；随后用50%磷酸长时间刻蚀去除PAA。沉积在部分溶解的第一级PAA上、且露出...
超材料通常指具有自然界不存在异常物理性质的人工电磁均匀结构，能够弯曲电磁波。其尺寸、形状和组成可通过工程化设计，以改变虹彩、颜色偏移、不同波长吸收等特性，并作为生物传感器使用。以碳水化合物、蛋白质和核酸等生物来源构建超材料，是一种低成本替代方案，可获得高产量和高得率。此外，这些生物材料的可塑性使其能够制备复合纳米颗粒、生物膜、纳米纤...
本文提出一种基于Tamm等离子体（TP）共振的理论传感方案，用于检测不同浓度碘化钠（NaI）水溶液。所设计结构为{prism/Ag/cavity/(GaN/CaF2)15/air}，其中Ag层厚度30 nm、传感腔层厚度4.5 mm，在TE偏振、入射角50°条件下于近红外区形成单一TP/表面等离子体混合共振谷。检测原理是NaI溶液填...
本文理论提出一种由掺杂量子点的聚合物与多孔硅构成的一维光子晶体折射率生物传感器结构，其构型为(loss/PSi/gain)N/sample/(gain/PSi/loss)N/substrate，并基于PT对称实现共振信号放大。在PT条件下，缺陷共振峰的透射率被显著放大：样品折射率为1.350、1.390、1.392、1.395、1....
本文首次设计了一种基于液晶微阵列（LCM）的信号增强型生物传感器，利用微光谱光学传感信号检测黄曲霉毒素B1（AFB1）。该传感器由反蛋白石液晶聚合物（IO-LCP）薄膜和液晶分子5CB构成。AFB1与适配体CAFB1特异性结合后，释放互补单链DNA Cc-AFB1；释放的ssDNA与5CB氰基相互作用，诱导LCM薄膜中5CB从无序排...
生物光学中测量组织折射率是重要课题。本文提出两种用于癌细胞检测的新型光学生物传感器构型。该结构由一维光子晶体（PC）晶格与两条金属–绝缘体–金属（MIM）等离子体波导耦合构成；第二种拓扑采用锥形方法改善 MIM 等离子体波导与 PC 结构之间的匹配。位于结构中心的一维 PC 晶格在透射谱中产生具有锐利边缘的光子带隙（PBG），这些锐...
体液循环 microRNA（miRNA）生物标志物的快速、超灵敏且选择性定量，正日益用于癌症早诊、预后和治疗监测。纳米颗粒标签可实现无需酶促放大的数字分辨检测，检出限可达亚飞摩尔，但响应时间通常受分析物或纳米标签向传感表面扩散传质限制。本文提出磁激活捕获与数字计数（mAC+DC）策略，利用磁等离子体纳米颗粒（MPNPs）加速单分子传...
胆固醇是维持人体健康的重要物质，其浓度水平与多种疾病密切相关，因此准确监测胆固醇对临床诊断具有重要意义。本文构建了一种基于光子晶体增强上转换纳米颗粒（UCNPs）的非接触生物传感器，用于高灵敏、无干扰的胆固醇检测。作者将 LiErF4:0.5%Tm3+@LiYF4 UCNPs 与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）光子晶体（OPCs）复合，...