近年来，单分子技术因能在超越衍射极限尺度上精确研究分子而快速发展。光电等离子体回音壁模式（optoplasmonic whispering gallery mode, WGM）传感结合局域表面等离子体共振（LSPR）与 WGM 传感原理，具有无标记单分子表征能力，甚至可检测单离子。然而，现有光电等离子体 WGM 传感通常工作于多路复...
心脏肌弹蛋白I（cTnI）具有心肌特异性，其检测被广泛用于急性心肌梗死（AMI）诊断，临床推荐截断值通常低于0.1 ng/mL。本文报道一种基于封装薄壁微泡谐振器的无标记生物传感器，利用回音壁模式（WGM）实现cTnI的特异性检测。微泡由熔融石英毛细管制成，薄壁结构可增强光场与内腔分析物的相互作用；低折射率紫外胶封装微泡与光纤锥耦合...
血液中抗体的出现是判断感染的关键信号，快速、准确地检测抗体对疾病诊断尤其疫情监测具有重要意义。为此，作者设计并制备了一种高灵敏度的回音壁模式（WGM）无标记光学检测试剂盒，用于检测特异性免疫球蛋白抗体。该试剂盒的核心组件是修饰有SARS-CoV-2核衣壳蛋白（N蛋白）的二氧化硅自组装微球。当N蛋白特异性抗体免疫球蛋白G（N-IgG）...
本研究提出基于回音壁模式（WGM）的液晶（LC）微纤维生物传感器，用于定量、灵敏监测脂肪酶浓度。以4-氰基-4'-戊基联苯（5CB）液晶微纤维掺杂甘油三油酸酯（GT），同时作为光学微腔和传感元件。脂肪酶催化GT水解，在液晶/水界面生成油酸，去质子化油酸自组装形成表面活性剂单层，使5CB分子由平面取向转变为垂直取向。该结构变化可被WG...
回音壁模式（WGM）微谐振器因高Q因子和小模体积被广泛用于光学传感，但多数被动器件需要波导或光纤锥等复杂耦合系统，限制了实用性。主动谐振器可远程激发并收集WGM调制信号，是被动微谐振器的替代方案。本文报道一种双曲鼓形（HD）微盘激光器生物传感器，由罗丹明B掺杂光刻胶与二氧化硅微盘组成，可用于无标记生物分子检测。该传感器可检测低至1 ...
铅离子是常见有害污染物，可进入饮用水并对人体尤其是儿童造成严重危害。本文提出一种结合回音壁模式（WGM）光流控微泡谐振器与经典 GR-5 DNAzyme 的超灵敏铅离子检测方法。借助 piranha 溶液和聚-L-赖氨酸（PLL）溶液，GR-5 DNAzyme 被成功修饰在微泡内壁上。作者分析了微泡的模场分布，薄壁光流控传感器获得最...
本文报道了一种将纳米结构人工受体与回音壁模式（WGM）光学微谐振器集成的概念验证研究，旨在发展可用于环境监测的无标记生物传感器。作者以异硫氰酸荧光素（FITC）为模型目标分子，利用无机硅烷溶胶-凝胶分子印迹技术，在约100 μm二氧化硅微球表面制备了模板化二氧化硅薄膜。通过比较氧等离子体降解与溶剂萃取两种模板去除方法，确认了印迹位点...
复杂生物样品中的生物传感需要能够补偿环境条件变化和非特异性结合引起的信号波动的传感器。为此，作者开发了一种新型自参考生物传感器，由两个尺寸几乎相同的染料掺杂聚苯乙烯微球组成，分别置于微结构光纤（MOF）尖端相邻孔中。该 MOF 可远程激发和收集微球的回音壁模式（WGM），并提供稳健、易操作的浸没式传感平台。通过表面功能化，一个微球作...
本文首次报道了一种基于微腔的脱氧核糖核酸（DNA）光学生物传感器，采用合成蓝宝石作为光学谐振腔。将半径约500 μm、折射率1.77的蓝宝石微球置于光纤半耦合器上，在1510 nm处测量其透射光与弹性散射光强度。蓝宝石微球的回音壁模式（WGM）共振角模间距为0.43 nm，与其光学尺寸相符。将36碱基探针DNA共价固定于蓝宝石微球表...
生物传感依赖于分子及其特异性相互作用的检测，因此开发具有极限检测限的换能器非常重要。微腔是光学领域实现无标记检测的候选技术，利用等离子共振可进一步提升灵敏度，有望达到单分子水平。本文介绍一种基于光学微腔的生物传感平台，具有单分子灵敏度，并能选择性识别特定结合事件。该平台利用玻璃微球中的回音壁模式（WGM）增强金纳米棒的等离子效应，用...
本文提出一种用于生物传感的平面介质波导结构。所设计器件为硅基回音壁模式（WGM）圆盘谐振器，工作于75–110 GHz（W波段）。该传感器具有集成化、微型化、低成本和易于制备等特点，可用于多种DNA表征任务，包括DNA寡核苷酸突变检测。作者利用该集成传感器成功测试了单链DNA和双链DNA两类样品，并通过不同实验室实验考察了测量重复性...
轴对称光学微腔因具有 10^6–10^9 的超高品质因子，已成为生物传感的重要平台。近期研究表明，微腔生物传感器可通过相位腔环下光谱（PS-CRDS）以品质因子变化追踪生物检测事件。为实现最大灵敏度，必须针对特定传感应用优化微腔参数。本文提出一种改进的有限元模型，用于快速、准确地计算轴对称谐振器的品质因子，并确定其隧穿距离。该模型在...
本文对光流控环谐振器（OFRR）生物传感器在回音壁模式（WGM）下的光学特性进行了数值表征。OFRR 由玻璃毛细管环、光纤波导以及二者之间的间隙构成，光在环内以 WGM 传播，实现微小型化并延长光与样品的有效相互作用时间。研究采用 COMSOL Multiphysics 有限元法求解 Maxwell 方程，考察环直径、环厚度、波导宽...
无标记生物传感器技术因兼具高灵敏度换能器与高特异性识别元件，有望革新环境监测、医学诊断和食品安全评价，实现极低浓度有害化合物的实时检测。然而，在废水、血液和尿液等复杂环境中，非特异性结合会降低特异性并增加假阳性。本文展示将高灵敏度回音壁模式（WGM）微腔与不同厚度的共价结合聚乙二醇（PEG）涂层相结合，用于抑制生物传感器表面的非特异...
许多微流控生物传感器设计基于光学微腔共振的测量。荧光型谐振器通常比使用可调激光倏逝耦合探测微腔的系统更简单、更稳健。在所有传感器设计中，检测极限取决于检测系统的波长分辨率，而这是荧光型器件的主要限制。本文研究折射率型微腔传感结构的极限分辨率与检测极限。由于荧光谐振器可同时采集多个周期性模式，标准傅里叶方法最适合快速、精确地分析共振位...
本文理论分析三维受限光流体环形谐振器（OFRR）在水和空气中检测单个纳米颗粒的能力。OFRR基于玻璃毛细管，可形成瓶形和气泡形环形谐振器。当纳米颗粒附着于OFRR内表面时，回音壁模式（WGM）的谐振波长发生移动。对于两种结构，可通过选择合适壁厚优化内表面电场；同时，不同曲率可实现沿毛细管轴向不同的电场限制，从而显著增强单纳米颗粒检测...
本文报道了一种由分布式反馈-周期极化铌酸锂（DFB-PPLN）倍频电信激光器驱动的回音壁模式（WGM）生物传感器。该光源将1304 nm电信DFB激光通过ZnO掺杂PPLN波导倍频至约650 nm，具有无机械运动部件、无需隔振、可快速调制和成本较低等优点。由于可见光区水吸收显著降低，微球谐振器在生物流体中的品质因子和灵敏度得以提高。...
本文报道一种新型自参考光学生物（化学）传感器，能够区分环境介质体相折射率变化与传感器表面分子吸附引起的扰动，并进一步区分表面特异结合与非特异结合。该检测方案基于耦合光学微腔（光子分子）中杂化键合与反键合光学超模的谱移监测。当两个支持高Q回音壁模式的微腔靠近时，其倏逝场发生干涉，形成偶/奇宇称的键合与反键合超模；通过同时测量键合模相对...
本文针对二氧化硅回音壁模式（WGM）微腔生物传感器中无标记生物颗粒检测的热光机制与反应机制进行理论比较。作者以激发至一阶赤道模式的微球和微环谐振器为对象，分析抗体固定于微腔表面后捕获抗原时，抗原进入倏逝场引起的共振波长/频率漂移。反应机制源于抗原极化改变局部折射率，其漂移与腔内循环功率无关；热光机制则源于抗原线性吸收产生热量并传导至...
本文报道了活细胞内吞过程中生物力学应力的直接测量方法。作者将荧光染料掺杂的聚苯乙烯微球作为微型远程光学传感器，利用回音壁模式（WGM）作为换能机制。在微球被人脐静脉内皮细胞逐步内吞的过程中，通过连续监测 WGM 共振，可以确定微球所经历的机械变形，其表现为共振峰展宽和蓝移，并据此推算细胞对微球施加的应力。结果表明，内吞过程中出现的应...