本發(fā)明屬于生物傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面、制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、太赫茲生物傳感器作為一種無(wú)損、免標(biāo)記、支持長(zhǎng)期細(xì)胞狀態(tài)監(jiān)測(cè)的新型高效方法，在疾病的早期篩查和細(xì)胞藥敏檢測(cè)方面具有巨大的應(yīng)用前景。用于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)的高性能傳感器在研究和臨床中有著巨大的需求，為了檢測(cè)小分子和低濃度的目標(biāo)分子，提高傳感器的靈敏度和檢測(cè)精度有著重大意義。為了實(shí)現(xiàn)可靠、無(wú)損、無(wú)標(biāo)記的檢測(cè)，太赫茲技術(shù)由于其良好性能進(jìn)入了我們的視野。然而，由于太赫茲波相對(duì)較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，使得其對(duì)微小特征不敏感，阻礙了其在傳感方面的進(jìn)一步應(yīng)用。連續(xù)域中的束縛態(tài)原理突破了傳統(tǒng)的波束縛機(jī)制，它的頻率存在于連續(xù)譜之內(nèi)，卻具有無(wú)限高的q因子。通過(guò)打破結(jié)構(gòu)的面內(nèi)對(duì)稱(chēng)性，從不可觀測(cè)的束縛狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦遯值的準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)狀態(tài)，可以增強(qiáng)光與物質(zhì)之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)局域場(chǎng)增強(qiáng)。為超靈敏的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)開(kāi)創(chuàng)了一條可行的新途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不出，本發(fā)明提供了一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面、制備方法、應(yīng)用。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面，所述傳感器包括：

3、基底層，

4、以及在基底層上設(shè)置的金屬層；

5、基底層，

6、以及在基底層上設(shè)置的金屬層；

7、所述金屬層為兩個(gè)相連的半圓形開(kāi)口諧振環(huán)構(gòu)成的單元結(jié)構(gòu)陣列，單元結(jié)構(gòu)陣列按正方周期排列；其中，兩個(gè)相連的半圓形開(kāi)口諧振環(huán)通過(guò)一半徑為r1的圓形中對(duì)稱(chēng)刪去兩相同的劣弧弓，并不對(duì)稱(chēng)的開(kāi)有右側(cè)間隙、左側(cè)間隙；所述劣弧弓對(duì)應(yīng)的半徑為r2，圓心角為其中，w為兩半圓形開(kāi)口諧振環(huán)的寬度，且w＝r1-r2；右側(cè)間隙與左側(cè)間隙大小相同；

8、通過(guò)設(shè)置兩半圓形開(kāi)口諧振環(huán)開(kāi)口間的距離，即距離諧振器中心距離的偏移量a，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)效應(yīng)。

9、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面的制備方法，所述制備方法包括：

10、在基底層上沉積厚度為10nm的鈦?zhàn)鳛檫B接層，再沉積厚度為200nm的金薄膜；

11、再對(duì)金薄膜按照兩個(gè)相連的半圓形開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化；其中，其中，兩個(gè)相連的半圓形開(kāi)口諧振環(huán)通過(guò)一半徑為r1的圓形中對(duì)稱(chēng)刪去兩相同的劣弧弓，并不對(duì)稱(chēng)的開(kāi)有右側(cè)間隙、左側(cè)間隙；所述劣弧弓對(duì)應(yīng)的半徑為r2，圓心角為其中，w為兩半圓形開(kāi)口諧振環(huán)的寬度，且w＝r1-r2；右側(cè)間隙與左側(cè)間隙大小相同。

12、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面在生物檢測(cè)中的應(yīng)用。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

14、本發(fā)明提供了一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面，設(shè)計(jì)了兩個(gè)相連的半圓形開(kāi)口諧振環(huán)構(gòu)成的單元結(jié)構(gòu)陣列，單元結(jié)構(gòu)陣列按正方周期排列的金屬層；通過(guò)引入不對(duì)稱(chēng)參數(shù)，將無(wú)限q因子的不可控的連續(xù)域中束縛態(tài)轉(zhuǎn)換為高q因子的可調(diào)控準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)靈活定制q因子值。該傳感器對(duì)環(huán)境擾動(dòng)表現(xiàn)出高度敏感，顯著增強(qiáng)了光與物質(zhì)間的相互作用，有利于對(duì)癌細(xì)胞的有效作用和高靈敏度檢測(cè)。所設(shè)計(jì)的生物傳感器檢測(cè)靈敏度可達(dá)517ghz/riu，q因子可達(dá)99。

15、本發(fā)明提供了免標(biāo)記太赫茲超表面在生物檢測(cè)中的應(yīng)用，通過(guò)分辨不同類(lèi)型的生物細(xì)胞以及低濃度生物細(xì)胞的檢測(cè)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的生物傳感器的優(yōu)異性能，檢測(cè)限可達(dá)5×103cells/ml，實(shí)際靈敏度最高可達(dá)456.64khz/(cell?ml-1)。

16、本發(fā)明提供的太赫茲超表面具有免標(biāo)記的特性，使得該超表面無(wú)需繁瑣的標(biāo)記步驟，極大地簡(jiǎn)化了檢測(cè)流程，同時(shí)避免了標(biāo)記物對(duì)生物樣本可能產(chǎn)生的干擾和影響，確保了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。本發(fā)明作為一種無(wú)損、免標(biāo)記、支持長(zhǎng)期細(xì)胞狀態(tài)監(jiān)測(cè)的新型高效方法，在疾病的早期篩查和細(xì)胞藥敏檢測(cè)方面具有巨大的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面，其特征在于，所述傳感器包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)效應(yīng)的太赫茲生物傳感器，其特征在于，所述基底層選用聚酰亞胺，所述金屬層的材料選用金。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)效應(yīng)的太赫茲生物傳感器，其特征在于，所述基底層與金屬層間設(shè)置鈦金屬作為連接層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)效應(yīng)的太赫茲生物傳感器，其特征在于，所述基底層的厚度為70μm，粘結(jié)層的厚度為10nm，金屬層的厚度為200nm；所述金屬層中的每個(gè)單元的橫剖面均為正方形，邊長(zhǎng)為40μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面，其特征在于，兩半圓形開(kāi)口諧振環(huán)的寬度w為7μm，r1為18μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面，其特征在于，兩半圓形開(kāi)口諧振環(huán)間隙g為7.5μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面，其特征在于，當(dāng)距離諧振器中心距離的偏移量a＝0μm時(shí)，此時(shí)共振峰和共振線寬消失；

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面，其特征在于，為研究距離諧振器中心距離的偏移量和q因子的關(guān)系，利用典型的fano公式擬合來(lái)獲取q因子：

9.一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

10.一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面在生物檢測(cè)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于準(zhǔn)連續(xù)域中束縛態(tài)原理的免標(biāo)記太赫茲超表面、制備方法、應(yīng)用，所述傳感器包括：基底層，以及在基底層上設(shè)置的金屬諧振層；所述金屬層為兩個(gè)半圓形開(kāi)口諧振環(huán)連接構(gòu)成的單元結(jié)構(gòu)陣列，單元結(jié)構(gòu)陣列按正方周期排列；其中，兩個(gè)相連的半圓形開(kāi)口諧振環(huán)通過(guò)一半徑為R<subgt;1</subgt;的圓形中對(duì)稱(chēng)刪去兩相同的劣弧弓，并不對(duì)稱(chēng)的開(kāi)有右側(cè)間隙、左側(cè)間隙；通過(guò)設(shè)置右側(cè)半圓形開(kāi)口諧振環(huán)間隙的位置，即距離諧振器中心距離的偏移量α，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)效應(yīng)。通過(guò)打破面內(nèi)對(duì)稱(chēng)性，可將無(wú)泄漏的連續(xù)域中的束縛態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐臏?zhǔn)連續(xù)域中的束縛態(tài)模式，可實(shí)現(xiàn)局域場(chǎng)增強(qiáng)，利于目標(biāo)細(xì)胞與光之間的強(qiáng)相互作用。

技術(shù)研發(fā)人員：曹雨齊,沈莉然,田良飛,黃平捷,張光新
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8