本研究提出一种五层表面等离子共振（SPR）生物传感器结构，由 BK7 玻璃基底、银等离子体薄膜、单层石墨烯、黑磷介质层和分析物区域组成，面向低折射率介质的高精度检测。石墨烯-黑磷异质结协同利用石墨烯极高比表面积与黑磷各向异性光学响应，在传感界面形成显著电磁场限制。检测过程主要依赖角度 SPR 峰的出现，并通过优化银层厚度、石墨烯厚度...
本研究提出一种经机器学习优化的石墨烯基生物传感器，用于乳腺癌的早期精准检测，旨在提升诊断可靠性与临床效能。该器件采用多层 Ag–SiO₂–Ag 结构放大光学响应，实现峰值灵敏度 1785 nm/RIU。机器学习模型用于优化结构参数，从而系统提升检测精度与可重复性。优化后的设计相比传统生物传感器构型表现出更高灵敏度，凸显其在生物分析应...
本研究提出一种石墨烯–银混合超表面生物传感器，用于快速、精准检测 COVID-19。通过 COMSOL Multiphysics 参数优化，该传感器在 1.334–1.355 RIU 折射率范围内实现 400 GHz/RIU 的灵敏度、5.000 RIU⁻¹ 的优值（FOM）和 12.7 的 Q 因子。机器学习框架增强了不同折射率下...
癌症早期检测仍是重大挑战，现有SPR-PCF传感器在灵敏度与光-分析物相互作用方面不足。为此，本研究提出并验证了一种基于MXene功能化光子晶体光纤（PCF）的表面等离子共振（SPR）生物传感器。该传感器采用MXene纳米材料与金（Au）复合结构，并结合圆形空气孔排布与双矩形凹槽形貌设计，利用MXene的高导电性和金的化学稳定性，同...
本研究提出并理论研究了基于石墨烯耦合棱镜Otto结构的太赫兹表面等离子共振（SPR）光学生物传感器。通过系统数值模拟，作者表明利用外加磁场主动调控石墨烯电导率，可实现可调谐的SPR响应并显著提高相位灵敏度。研究采用转移矩阵法计算多层结构的反射率与相位，分析磁场强度、SiO2和玻璃层厚度以及石墨烯费米能级对SPR反射谷、半高宽和灵敏度...
光学生物传感器通过将生物信号转换为光信号，在生物检测中具有重要作用。表面等离子共振（SPR）光学生物传感器因高灵敏度成为研究热点。Weyl半金属（WSM）是一类具有独特电子结构和拓扑特性的三维材料，在SPR传感中展现出应用潜力。本文设计了一种基于WSM的太赫兹（THz）高灵敏度SPR相位生物传感器，采用KR结构，由FK51A耦合棱镜...
石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的二维六角晶格材料，具有优异的电导率、机械强度和高比表面积，可作为高效生物传感平台。其离域π电子体系有利于快速电荷传输，并可借助生物界面进行多样化表面功能化。本文综述了石墨烯基生物传感器的核心检测机制：在光学传感中，表面等离子共振（SPR）与表面增强拉曼散射（SERS）因石墨烯强光–物质相互作用而提升灵...
本文报道一种组合式策略，设计基于 ACE2 肽表位的生物模拟受体，用于高灵敏、高选择性地检测 β 型冠状病毒及其变异株。作者从 ACE2 受体关键结合区选取三个肽表位 a1、a2 和 rc3，通过铜催化叠氮-炔环加成反应将其单独或二元组合固定于金 SPR 传感芯片上。SPR 动力学实验显示，单表位传感器对 SARS-CoV-2 De...
光子晶体光纤表面等离子共振（PCF-SPR）生物传感器是精密光学传感平台，可检测微小折射率变化。本研究提出一种高灵敏、低损耗、结构简单的 PCF-SPR 生物传感器，用于无标记分析物检测，工作折射率范围 1.31–1.42。除传统仿真外，引入机器学习回归技术预测关键光学参数，并采用可解释人工智能（XAI）方法，特别是 SHAP，分析...
抗菌药物耐药性（AMR）是全球重大威胁，抗生素滥用推动其发展，而缺乏快速监测工具使临床、环境和食品系统中的耐药菌检测困难。碳青霉烯类β-内酰胺抗生素耐药尤为受关注，亟需快速检测方法。本研究采用金纳米颗粒（GNP）等离子体生物传感器检测blaKPC-3、blaNDM-1和blaOXA-1三种碳青霉烯耐药基因。光学信号通过分光光度计和智...
本研究提出一种基于光子晶体光纤（PCF）的表面等离子共振（SPR）双参数传感器，用于同时检测折射率与温度。该传感器采用非对称空气孔晶格：内层椭圆空气孔纵横比为1.5，用于增强双折射；外层圆形空气孔沿轴向排列，以优化表面等离子体耦合。水平方向对称沉积银膜和氮化硅层，构成折射率传感通道；垂直方向加工出涂覆聚二甲基硅氧烷（PDMS）的银–...
本文提出一种基于表面等离子共振（SPR）的生物传感器，采用Kagome晶格启发的空心芯光子晶体光纤（PCF）结构，用于高灵敏检测多种血液生物标志物和分析成分。该传感器通过监测共振波长（RW）漂移来识别水、葡萄糖、血浆、血红蛋白（Hb）等血液成分，以及氪、Sylgard（PDMS）、乙醇、聚丙烯酰胺（PA）和牛血清白蛋白（BSA）等分...
液体活检（LB）因微创、可重复和能动态监测肿瘤演变，已成为癌症诊断的重要方向。本文综述了光学生物传感器在液体活检中的进展，重点评估其检测循环肿瘤细胞（CTCs）、细胞外囊泡（EVs）、外泌体、循环肿瘤DNA（ctDNA）和microRNA（miRNAs）等生物标志物的能力。与传统以传感器为中心不同，本文采用反向映射策略，从乳腺癌、前...
早期癌症筛查受益于能够读取生物流体中微小折射率偏差的光学换能器。本研究建模了一种 Kretschmann 几何表面等离子共振（SPR）生物传感器，依次堆叠铜（Cu）、氮化硅（Si3N4）和 MXene，并评估其对六种肿瘤相关折射率增量（Δn=0.014–0.024 RIU）的响应。传输矩阵计算指导逐层优化：40 nm Cu、7 nm...
本研究提出一种基于二维材料的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于高灵敏、快速检测癌细胞。传感器采用 Kretschmann 构型，由 BK7 棱镜、ZnO、Ag、Si3N4 及过渡金属二硫化物（TMDCs）层组成，传感介质中引入正常细胞或癌细胞。通过角度探测法，在 633 nm 激发光下比较不同 TMDCs（MoS2、MoSe2...
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...
本文提出一种整合石墨烯、氮化硅和硫醇连接单链DNA（ssDNA）层的表面等离子共振（SPR）生物传感器的理论设计与优化方案，用于疟疾检测及感染阶段区分。研究采用Kretschmann构型，基于传输矩阵法（TMM）对Sys3和Sys4两种多层结构进行模拟，并优化银、氮化硅、石墨烯和ssDNA层厚度。最终设计依据环状体、滋养体和裂殖体感...
快速灵敏检测致病菌对医疗、食品安全和环境监测至关重要，但传统方法在速度和灵敏度上难以满足实时应用。本研究提出一种基于金属-绝缘体-金属（MIM）双环谐振器结构的无标记等离激元光学生物传感器，用于高效检测细菌种类。采用粒子群优化（PSO）优化传感器几何参数，并通过三维有限差分时间域（3D-FDTD）仿真评估，以提高灵敏度和品质因数（F...
本文介绍基于高通量表面等离子共振（HT-SPR）的竞争表位分箱方法，用于系统解析多达数百个单克隆抗体（mAbs）的竞争表位谱。该方法在 Carterra LSA/LSAXT 仪器上，将纯化 mAb 通过 EDC/sulfo-NHS 胺基偶联固定于 HC30M 生物传感器芯片，形成 mAb 阵列；随后依次注入可溶性抗原（Ag）和溶液相...
随着低成本生物传感器需求增长，二硫化钼（MoS2）等新材料受到关注。MoS2 具有导电性、高比表面积和原子级薄层结构，可实现生物标志物的超灵敏检测，并适用于医疗、环境监测和食品安全。与传统材料相比，MoS2 可通过场效应或等离子体共振位移实现无标记检测，同时保持生物相容性和低成本制备优势，有助于疾病早期诊断。本文综述了 MoS2 基...