本文报道一种用于非侵入血糖监测的高灵敏度平面微波生物传感器。作者将互补开口环谐振器（CSRR）从2单元六角阵列扩展至8单元，再优化为16单元双蜂窝（DHC-CSRR）阵列，以增强电场约束和共振强度。Debye模型全波仿真表明，Rogers RO3210基底上的16单元结构相比FR-4和早期多CSRR设计具有更强电场和更高|S21|灵...
癌症及其多种类型严重威胁人类健康，其中血癌起源于骨髓细胞并干扰正常血细胞生成，发病率受遗传与环境因素驱动而持续上升。早期检测可改善治疗结局，但正常细胞与癌细胞高度相似，使准确诊断困难。虽然已有形态学、DNA测序、FISH、PCR、流式细胞术和免疫组化等方法，但存在成本高、特异性不足、耗时长和依赖专家等问题。太赫兹（THz）波具有非电...
太赫兹生物传感器因可用于高灵敏度痕量溶液检测而受到关注，但传统方法受太赫兹波空间分辨率限制以及极性溶剂（尤其水）强吸收制约，难以实现紧凑、快速、痕量测量。本文报道一种基于非线性光学晶体（NLOC）的紧凑型反射式太赫兹生物传感器，其表面制备少数不对称超原子阵列。飞秒激光聚焦于砷化镓（GaAs）基底时，通过光整流在约20 µm光斑处局部...
疾病尤其是癌症的早期诊断对有效治疗至关重要。太赫兹技术因低电离、无标签等特性受到关注，但现有太赫兹生物检测方法常因测试环境与体内实际状态差异而受限。本研究提出一种基于超材料和腔体的生物传感器芯片，用于检测类体内状态细胞。芯片中的腔体厚度约50 µm，可保护细胞免受损伤，并提供类似体内状态的液体环境。仿真分析表明，在50 µm厚分析物...
本研究提出一种用于黑色素瘤诊断的高特异性太赫兹生物传感器，可在无标记条件下从复杂细胞蛋白样品中选择性、灵敏地检测早期生长反应蛋白2（EGR2）。EGR2是一种锌指转录因子，在黑色素瘤细胞中因NAB2/EGR系统失调而活性升高，可作为肿瘤生物标志物。该传感器属于频率选择表面（FSS）型超材料，由二维非对称双分裂环谐振器（DSRR）单元...
有机磷杀虫剂因广谱高效而广泛用于农业生产，但农药残留会通过环境和食物链累积，威胁人与动物健康。现有检测方法常存在操作复杂或灵敏度不足的问题。本文提出一种工作于0–1 THz频段的石墨烯基超材料生物传感器，以单层石墨烯作为传感界面，通过光谱幅值变化实现高灵敏检测。该传感器具有操作简便、成本低、检测快速等优点。以毒死蜱（phosalon...
本文报道了一种基于超材料的完美吸收体（PA），其可在1.8–10 µm宽谱范围内支持四个强共振。该PA采用金属–介质–金属结构，由光学厚金膜与图案化金纳米天线之间夹持MgF2介质间隔层构成，并通过数值与实验校准几何参数实现光谱调谐。所制备的四带等离子体PA对入射光具有接近单位吸收。作者利用基于紫外光的光化学固定技术，在金表面图案化1...
近年来，超材料启发的生物传感器因快速、低成本的太赫兹检测而受到广泛关注，但以往研究主要关注共振频率变化，而同样能提供分析物信息的幅度变化尚未被充分分析。本文通过同时观察频率与幅度两个变化维度，提出一种用于胶质瘤细胞分子分型的无标记生物传感方法。所提出的超材料生物传感器由金属切割线和开口环谐振器组成，在太赫兹频段实现偏振无关的电磁感应...
生物界面传感器在现代生物医学中取得显著进展。为准确监测生物实体行为，传感器需同时获取电学、光谱和形貌三类信息，而现有生物传感器尚无法同时实现。本文通过协同超材料、光学与电子传感设计，提出并构建了元光电子多重界面（metaoptronic multiplexed interface, MMI）生物传感器。该传感器由柔性介电薄膜支撑的周...
太赫兹（THz）成像技术因低光子能量、非电离特性及其超宽带谱与多种分子振动共振的可比性，在生物医学成像中具有重要潜力。然而，在无标记配置下，生物材料的有效信号常被强烈的水吸收所掩盖，且THz波段不同生物组织间光学常数差异较小，限制了实际应用。本文利用纳米尺度槽阵列对THz场进行局域化和增强，展示了具有更高颜色对比度的先进THz成像方...
无标记太赫兹（THz）生物传感器在生物材料检测和即时诊断中具有潜力，但太赫兹衍射极限以及缺乏发射器集成的太赫兹生物传感器限制了高分辨率近场无标记太赫兹传感的发展。本文首次通过单片集成非对称双开环谐振器超材料与铁磁异质结自旋电子太赫兹发射器，实现了一种太赫兹发射生物传感器。该器件具有共振频率为1.02 THz的电磁感应透明（EITA）...
基于微带天线的微波传感器因柔性好、可无线通信而有望用于可穿戴设备，但尺寸缩小导致灵敏度受限，其生化监测潜力有待开发。本文提出利用纳米条带超材料增强微波信号的新概念，并通过理论计算与仿真验证了纳米条带结构对电场和特征GHz频段传感响应的增强作用。作者采用低成本纳米尺度软印刷方法，在塑料基底上制备有序导电聚合物纳米条带阵列，并将葡萄糖氧...
本文提出一种基于高阶 Fano 超材料（FRMMs）的多模式集成生物传感器。该传感器由不对称 U 形谐振器与矩形条谐振器构成，在 x 偏振和 y 偏振太赫兹波激励下分别激发四极（Qx、Qy）、八极（Ox、Oy）和十六极（Hx）Fano 共振模式。通过整合各共振模式的频率偏移 Δf，可无标记检测肺癌细胞 A549 的浓度；不同细胞浓度...
本文开发了一种基于太赫兹时域光谱（THz-TDS）与超材料太赫兹传感器相结合的快速脂肪酸（FA）检测方法。作者测量了具有不同双键数的油酸、亚油酸和α-亚麻酸，以及具有不同构象的α-亚麻酸和γ-亚麻酸的太赫兹响应。为解释四种脂肪酸引起的谐振频率红移，进一步在太赫兹波段测量了它们的介电常数。同时尝试用拉曼光谱识别四种脂肪酸，但由于荧光干...
提出一种基于电磁诱导透明类（EIT-like）超材料（MMs）的新型生物传感器。破缺对称双开口环谐振器可实现 EIT-like 等离子体共振，透明窗口位于 1.67 THz。耦合振子模型表明，双开口不对称度增加时，亮模与暗模耦合增强，非辐射阻尼 γ2 从 1.45 增至 1.85 THz，耦合系数 κ 从 3.46 增至 4.49 ...
工程化太赫兹（THz）超材料因其共振频率可精确调控，且与部分重要生物分子振动频率相近，在生物传感中具有独特优势。然而，THz波段中水的强吸收限制了其在癌症抗体或抗原等痕量生物分子检测中的应用。为克服水吸收并提高THz生物传感灵敏度，作者制备了两种与微流控集成的THz超材料生物传感器，用于早期肝癌生物标志物甲胎蛋白（AFP）和谷氨酰转...
本文提出一种具有“纳米时钟”形貌的等离子体超材料，其光谱特性可拓扑映射到环面。作者利用聚焦离子束刻蚀在石英基底上的钛/金薄膜中制备了不同“时间”显示的纳米时钟阵列，其中时针与分针的相对角度作为连续可调的几何参数，决定金属纳米结构的对称性与局域表面等离子体共振。实验与有限差分时域模拟表明，近红外反射谱可被预测性调控，并呈现从电偶极到电...