铜离子（Cu2+）是生物体必需的第三大金属离子，参与多种代谢与氧化还原酶功能，但缺乏或过量均可引发疾病。为快速、高选择性地识别 Cu2+，基于表面等离子共振（SPR）的光学折射率传感器受到关注。本文设计并讨论了一种四象限圆形网格折射率生物传感器（FQCGRIB），并结合机器学习方法用于 Cu2+ 等重金属离子检测。该传感器以 SiO...
糖尿病与血糖升高密切相关，表面等离子共振（SPR）生物传感器已成为血糖检测的重要方法。本文提出一种空心环立方结构折射率生物传感器（HRCSRIB），用于监测血液葡萄糖浓度从正常165–180 mg/dL到糖尿病182、205、220、240、255、289及342 mg/dL的变化。该传感器以玻璃/二氧化硅为基底，采用钴材料构建空心...
本文提出一种基于锥形光纤（TOF）和空心金纳米颗粒（HAuNPs）的局域表面等离子共振（LSPR）折射率（RI）传感器，可作为无标记RI生物传感器。在实际生物传感器中，生物受体固定于纳米颗粒表面，仅特异性结合目标生物分子；结合事件改变传感器周围局部折射率，并通过光纤透射光谱检测。光纤生物传感器具有快速、准确、简便和低成本疾病诊断优势...
本文提出一种利用多项式回归进行行为预测的传感器，用于优化吸收体与传感器性能。作者分析了三种石墨烯基超表面结构：双开口环谐振器（GDSRR）、单开口环谐振器（GSSRR）以及带细线的单开口环谐振器（GSSRRTW），通过比较不同设计与参数变化以获得最高灵敏度。结果表明，双开口环谐振器和单开口环谐振器设计可获得最高灵敏度；不同参数厚度变...
快速检测结核分枝杆菌对降低结核病危害具有重要意义。本文提出一种无标记石墨烯基折射率生物传感器，并结合机器学习方法用于检测结核分枝杆菌。该传感器通过分析基底厚度、谐振器厚度和入射角等参数实现更高灵敏度。机器学习用于预测不同波长下的吸收值，模型应用于入射角、基底厚度、谐振器厚度和石墨烯化学势四个参数。十字形超表面置于石墨烯-二氧化硅混合...
近年来，绝缘体上硅（SOI）衬底因高速、低功耗特性被用于电子器件。硅线波导具有高折射率对比度，可显著缩小光子器件尺寸，且硅光子工艺与互补金属氧化物半导体（CMOS）制造兼容，有利于高密度光电集成电路发展。研究者近期提出利用微环谐振器（MRR）进行无标记生物传感。环内显著电场增强带来高品质因子，使 MRR 成为低分析物浓度条件下生物分...
本文设计了一种由周期性单层石墨烯纳米带与介质多层结构组成的混合结构，用于产生Fano共振（FR）。石墨烯表面等离子体共振与介质波导模式之间的强相互作用形成FR。作者采用有限元方法研究FR行为，并与严格耦合波理论计算结果一致。结果表明，FR线型可通过石墨烯纳米带周期进行被动调谐，也可通过石墨烯费米能级进行主动调谐。由于FR具有解耦特性...
本文在近红外区域研究了一种具有折射率传感能力的多波段金属-绝缘体-金属（MIM）完美吸收体生物传感器。该结构由石英基底、银薄膜、银立方谐振器、银壁和顶部银-空气光栅组成，可激发局域表面等离子体并通过 MIM 耦合增强与待测物的相互作用。作者将其用于水中葡萄糖溶液检测、疟疾感染不同阶段诊断、芽孢杆菌细菌和癌细胞识别等生物医学应用。仿真...
生物传感技术是近几十年快速发展的领域，其中基于折射率传感方案的光学生物传感器发展尤为迅速。本综述重点回顾近二十年来基于折射率传感的导波光学生物传感器进展。文章首先简要讨论无标记折射率生物传感器的基本原理，随后综述传感器设计进展，特别是换能器构型与传感器件集成，强调提升该技术所面临的挑战与努力。文中还介绍多种表面功能化策略，用于构建定...
本文理论提出一种基于光子自旋霍尔效应（photonic spin Hall effect, SHE）的光学生物传感器，传感结构由BK7玻璃、金（Au）膜和石墨烯片组成。作者建立了光子SHE中自旋相关横向位移与传感介质折射率之间的定量关系。在Au膜表面等离子共振（SPR）效应下，传感介质中生物分子吸附会引起石墨烯附近局部折射率变化，从...
铝基局域表面等离子共振（LSPR）材料具有成本低、天然丰度高、易于通过互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺加工等优点，相比贵金属等离子体材料更具应用潜力。然而，铝等离子体模式通常局限于紫外至绿光波段，折射率灵敏度较低且对形状高度敏感，限制了其在实际生物传感中的应用。本文报道了一种均匀准三维铝纳米金字塔阵列（Al NPA）结构，其紫外...
传统生物传感器表面大分子结合动力学测定通常采用逐步滴定，在多个分析物浓度下分别监测结合与解离，需要多次再生表面，耗时且引入批次差异。此前研究表明，在分析物浓度随时间线性增加的梯度中可单步测定动力学速率。本文报道将非线性分析物浓度梯度用于单次实验中测定结合动力学速率和平衡结合亲和力，并提出一种易于集成到微流控系统的通用非线性梯度发生器...
随着光子折射率（RI）生物传感器灵敏度和检测限不断提高，温度依赖性成为主要挑战。本文提出一种基于氮化硅（SiN）槽波导的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）生物传感器，通过设计传感臂与参考臂的长度比及利用 SiN 较低的热光系数，在不牺牲灵敏度和检测限的前提下实现低温度依赖。空气包覆条件下，测得表面灵敏度为 7.16 nm/(ngmm−2)...
本文报道一种基于折射率的光纤环腔衰减倏逝场（FLRD-EF）生物传感器。传感信号为环腔衰减时间常数，利用激光脉冲在光纤环路中多次往返，使检测灵敏度随通过次数增强。传感器头采用部分刻蚀单模光纤，通过倏逝场与外部介质相互作用实现无标记检测。作者演示了三种不同单链DNA和一种大肠杆菌在去离子水溶液中的体相折射率检测，并证明不同DNA因体相...