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...
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...
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...
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...
本研究提出一种新型一维光子晶体（1D PhC）可重构生物传感器，用于无标记检测女性生殖激素孕酮和雌二醇的不同浓度。传感器由Na3AlF6与CeO2交替排列构成，中心设置缺陷层，并在缺陷层两侧沉积相变硫族材料Ge2Sb2Te5（GST）。采用传输矩阵法对TE模式传输谱进行数值模拟，通过改变GST从非晶相到晶相，评估缺陷模式波长和强度随...
本文提出一种基于截断一维光子晶体（1D PC）与狄拉克半金属（BDS）的近红外高灵敏折射率生物传感器理论模型。该传感器采用棱镜耦合结构，由耦合棱镜、TiO2/SiO2 交替一维光子晶体、含 TiO2 与 BDS 的缺陷层以及传感介质层组成。当近红外光经棱镜入射时，在 BDS 与一维光子晶体界面激发 Bloch 表面波（BSW），形成...
本文从理论上研究了一维光子晶体在血浆细胞传感中的应用性能。所提出的器件利用一维光子晶体缺陷腔结构，将待测血浆样品引入缺陷层；当样品中血浆细胞或血浆成分引起缺陷层折射率改变时，光子晶体禁带内的缺陷共振峰位置发生移动，从而实现对样品折射率变化的检测。作者通过改变不同折射率的分析物缺陷层，获得了共振峰位置随折射率变化的规律。在优化结构中，...
凝血酶生成是血管损伤后血液凝血酶浓度发生动态变化的复杂且精细调控过程。为表征该过程的启动阶段，即凝血酶浓度处于纳摩尔每升范围，本文提出一种无标记光学适配体传感器。该传感器将硅一维光子晶体波纹波导结构与表面固定的凝血酶结合适配体相结合，以适配体作为生物识别元件。实验证明，该传感器能够特异性检测270 pmol/L至27 nmol/L范...
磁光晶体（MPCs）是开发高保真嵌入式生物传感器的有前景候选材料，可实现诊断蛋白的便捷、实时检测。尽管磁性纳米材料已广泛用于诊疗应用，但将其作为胶体组装在基质中并利用其光子响应进行传感仍较少探索。本文报道一种无标记定量检测白细胞介素-6（IL-6）的新方法，IL-6是癌症、淋巴瘤和脓毒症等多种病理状况的重要预后标志物。作者将饱和磁化...