Functionalized photonic crystal for the sensing of Sarin agents.
针对恐怖组织无差别使用神经毒剂带来的安全威胁，本文报道了一种用于沙林剂检测的功能化光子晶体（PhC）水凝胶生物传感器。作者将直径 240 nm 的聚苯乙烯（PS）胶体颗粒周期性嵌入丙烯酰胺（AM）水凝胶中，形成可见光区 Bragg 衍射的光子晶体阵列；随后利用 3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮（DEPB...
Evaluation of the Spectral Response of Functionalized Silk Inverse Opals as Colorimetric Immunosensors.
再生丝素蛋白（silk fibroin）是从家蚕（Bombyx mori）茧中纯化得到的高分子量蛋白。本研究利用其水相加工特性和可调控的β-折叠二级结构，制备可用于比色免疫传感的纳米结构——丝素逆蛋白石。该传感器通过纳米结构内部抗原结合事件引起反射光谱变化，实现对抗原的直接检测。丝素逆蛋白石经溶液浇铸并在湿热处理下形成水不溶结构。随...
Slow light Mach-Zehnder interferometer as label-free biosensor with scalable sensitivity.
本文报道了一种无标记马赫-曾德尔干涉仪（MZI）光学生物传感器的设计、制备与表征。该器件在传感臂中集成高色散一维光子晶体（PhC）慢光纳米梁，利用慢光效应降低群速度、增强光与生物分子的相互作用。数值模拟表明，16 μm慢光区域的MZI相位灵敏度为115,000 rad/RIU-cm，比传统毫米级MZI高约7倍。实验测得体相折射率检测...
Optimization of high-Q coupled nanobeam cavity for label-free sensing.
本文通过数值模拟与实验研究了光子晶体（PhC）纳米梁（NB）腔之间的横向耦合，以开发高灵敏度、高优值（FOM）的无标记生物传感器。采用三维有限差分时间域（3D-FDTD）和有限元法（FEM）模拟表明，当两个 PhC NB 腔以较小间隙倏逝耦合时，间隙宽度变化会显著改变耦合效率，并使谐振频率分裂。实验上在 InP 衬底上利用 InGa...
Molecularly imprinted hollow sphere array for the sensing of proteins.
本文以二氧化硅纳米球为牺牲模板，制备了用于血红蛋白（Hb）的单分散分子印迹空心球（MIHSs）。所得空心球粒径均匀，直径约360 nm，并经透射电镜表征。水溶液吸附实验证实MIHSs对目标蛋白具有优异亲和力：吸附平衡在10 min内达到，pH 7.0时Hb最大结合容量Qmax为8.84 μmol g–1。进一步将MIHSs自组装为紧...
Tunable optical filters with wide wavelength range based on porous multilayers.
本文提出一种基于多孔硅光子晶体的微机械可调谐光学滤波器（TOF）新概念。该器件利用多孔硅一维光子晶体作为布拉格反射器或渐变折射率滤光片，通过快速机械倾斜和可逆孔填充实现工作波长约±20%的调谐，频率可达千赫兹。倾斜使共振峰蓝移，孔填充液体或气体使有效折射率增加而红移，二者结合可将调谐范围扩大到200 nm以上，或用于工作波长精细调节...
Highly sensitive assay for acetylcholinesterase activity and inhibition based on a specifically reactive photonic nanostructure.
乙酰胆碱酯酶（AChE）在神经信号传递中通过水解乙酰胆碱发挥关键作用，其活性检测与抑制研究对阿尔茨海默病诊断、药物筛选及有机磷农药检测具有重要意义。现有方法常存在灵敏度不足、耗时长、假阳性或操作不便等问题。本文发展了一种基于特异性硫醇—马来酰亚胺加成反应与光子多孔结构协同的反应型光子检测策略，用于高效测定AChE活性及抑制。该策略可...
Photolithographic strategy for patterning preformed, chemically modified, porous silicon photonic crystal using click chemistry.
多孔硅（PSi）是无标记生物传感的理想平台，发展多孔硅图案化技术可为高并行 PSi 生物芯片检测多种分析物开辟途径。PSi 光子结构的光学响应由孔内反应或事件引起有效体折射率变化决定，因此需要在 PSi 孔内精确引入化学功能基团以保证器件选择性。本文报道了一种在预制成多孔硅光子晶体中形成离散化学功能图案的制备策略。与以往 PSi 图...
Functionalised porous silicon as a biosensor: emphasis on monitoring cells in vivo and in vitro.
多孔硅光子学是复杂流体环境中高灵敏、高选择监测生物分子的理想平台。该文综述了多孔硅光学生物传感器从早期亲和传感到单细胞活性监测及光子微粒生物医学应用的发展。多孔硅可通过电化学阳极氧化制备，具有可调孔隙率、折射率和光子晶体结构，如单层薄膜、微腔、Rugate 滤光片和 Bragg 反射镜。生物分子结合孔壁或进入孔内会改变有效折射率，引...
Label-free biodetection using a smartphone.
本研究利用智能手机内置摄像头作为光谱仪，演示了智能手机作为无标记光子晶体生物传感器检测仪器的可行性。定制支架使手机与光学元件保持固定对准，从而准确、重复地测量传感器共振波长偏移。外部宽带光经入射小孔后准直并线性偏振，再正入射通过生物传感器；光子晶体仅共振反射窄带波长，其余波长透射。衍射光栅将剩余波长分散到摄像头像素上，形成高分辨率透...
External cavity laser biosensor.
本文报道一种新型无标记光学生物传感器，将可调光子晶体谐振反射器用作外腔激光腔的波长选择反射镜。光子晶体由低成本塑料材料制备，其共振波长可因表面生物分子吸附而发生移动；半导体光放大器为激光过程提供增益，使器件通过正入射非接触照明光子晶体并将反射光直接返回放大器，形成简单检测系统。作者演示了单模连续波激光波长受生物分子诱导的平滑调谐。由...
Hybridization assay of insect antifreezing protein gene by novel multilayered porous silicon nucleic acid biosensor.
本文报道了一种新型简单多孔硅多基对称光子晶体核酸生物传感器，用于检测昆虫（Microdera puntipennis dzungarica）抗冻蛋白基因。该传感器通过电化学刻蚀高p型硅制备，结构遵循(n1n2n3)6(n3n2n1)6序列，其中n1、n2、n3代表不同折射率层。与多种多孔硅光子结构相比，多基层结构更易制备且稳定性更好...
Tunable resonance transmission modes in hybrid heterostructures based on porous silicon.
本文报道了基于多孔硅（PSi）的混合周期/准周期异质结构（HHs）的实验制备与理论分析。该结构由两个分布式布拉格反射器（DBR）之间堆叠 Fibonacci（FN）准周期子结构构成，序列为 (DBR)N-(FN)M-(DBR)N。通过电化学刻蚀硼掺杂硅晶圆，利用不同孔隙率 PSi 层控制有效折射率，形成光子带隙和强局域共振透射模式；...
Design of an optofluidic biosensor using the slow-light effect in photonic crystal structures.
作者提出一种基于光子晶体（PhC）结构选择性液体浸润的光流体生物传感器架构。该传感器由光子晶体平台上的半环腔与光流体慢光波导耦合构成，利用选择性浸润波导两侧空气孔形成低色散慢光区，使群指数 ng≈10 且群速度色散接近零，从而增强光场能量密度和光-物质相互作用。生物样品浸润环腔传感区后引起局部折射率变化，导致环腔共振波长发生漂移，通...
Detection of anthrax lef with DNA-based photonic crystal sensors.
炭疽杆菌（Bacillus anthracis）因其质粒编码的毒力因子而具有生物武器威胁，其中 lef 基因编码致死因子。本文报道了一种基于光子晶体结构并采用全内反射（TIR）构型的快速、高灵敏炭疽 DNA 生物传感器。用于检测 lef 基因时，将单链 lef 探针 DNA 进行生物素化，并通过生物素—链霉亲和素相互作用固定于传感器...
Silicon photonic crystal nanocavity-coupled waveguides for error-corrected optical biosensing.
本研究报道了一种基于硅光子晶体（PhC）波导的光学生物传感器，可实现无标记且具有纠错能力的生物检测。该传感器利用与硅光子晶体波导耦合的纳米腔共振模式波长随环境折射率变化而发生偏移的原理进行检测。作者采用有限差分时域（FDTD）方法预测纳米腔结构的光学特性，并通过标准纳米光刻和反应离子刻蚀工艺制备器件。实验结果表明，该结构具有10^-...
Validation of an optical microplate label-free platform in the screening of chemical libraries for direct binding to a nuclear receptor.
光学微孔板生物传感器将无标记检测与工业标准实验基础设施及可扩展性相结合。基于微孔板的无标记平台既可用于量化大分子相互作用，也可用于筛选和表征药物样小分子相互作用。本文以孤儿雌激素相关核受体γ（ERRγ）配体结合域（LBD）为模型，展示该类生物传感器上多种生化检测格式的快速开发与实用性。分别将 ERRγ LBD 或其对应共抑制因子 R...
Optical biosensors based on semiconductor nanostructures.
随着半导体基纳米结构在尺寸、形貌和组成上可精确制备，其独特的光物理与化学性质使其在生物传感领域受到广泛关注。通过表面修饰，这些纳米结构可获得更好的水溶性、生物相容性和生物识别能力，从而与生物分子形成杂化体系。本文综述了半导体纳米结构在光学生物传感中的主要应用，重点讨论量子点作为荧光生物探针的机制与优势，包括尺寸可调的窄带发射、宽吸收...
Color me sensitive: amplification and discrimination in photonic silicon nanostructures.
本期新论文讨论了多孔硅材料体系中生物传感器器件制备的若干关键问题，结果聚焦于在多孔硅基质中固定特定底物后，对蛋白酶活性进行光学检测。文章提出解决多孔微传感器重要局限性的方案：通过化学稳定传感器以抑制腐蚀引起的零点漂移，通过表面修饰降低非特异性蛋白结合，并在传感方案中引入催化反应以增强光学响应。多孔硅可通过电化学刻蚀形成一维光子晶体，...