高效全介电光子晶体传感器：无标签探测超轻分子的 Bound States in the Continuum 技术

本文报道了一种基于全介电光子晶体超表面实现的高效无标记传感技术，用于检测极低分子量物质。该研究的重点是利用支持束缚态在连续区（Bound States in the Continuum, BIC）的超表面设计一种高灵敏度的光学传感器。BIC现象是一种特殊的光学模式，在超薄结构中形成，其能量被束缚在结构内部，而非向周围传播，这使得它们对微小的外部变化非常敏感。 研究人员通过在微流控室中将不同折射率的液体（从1.4000到1.4480）浸入到与感测介电超表面紧密相连的腔体中，实现了这一技术。实验结果显示出出色的性能，传感器对于液体折射率单位（RIU，Refractive Index Unit）的改变展现出惊人的灵敏度，达到了每RIU约178纳米的高值。这种传感器在可见光和红外光激发下都表现出优异的量子效率（Q-factor），约为2000，从而计算出一个高的器件性能指标（Sensor Figure of Merit, SFOM），高达445，这对于检测和分析微量物质具有显著的优势。 全介电超表面的设计使得传感器具有小型化、低损耗和高度集成的优点，特别适合于生物医学应用，如蛋白质或细胞检测，以及环境监测等领域。此外，由于无需复杂的标记过程，这种方法减少了样品处理的复杂性，提高了整体的实验效率。 总结来说，这项研究不仅展示了光学传感器设计的新途径，而且提供了在微流控环境下利用BIC现象进行极高灵敏度分子检测的可能性，为未来的纳米技术和生物传感领域开辟了新的研究方向。通过改进材料选择、优化超表面结构和微流控系统，这种技术有望在未来实现更加精确和快速的分子检测。