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近日，上海理工大学太赫兹技术创新研究院在庄松林院士的指导之下，提出了一种太赫兹波段内的新型QBIC金属超表面设计及其传感应用。该研究成果以题为“Terahertz ultrasensitive biosensor based on wide-area and intense light-matter interaction supported by QBIC”发表在《Chemical Engineering Journal》上（中科院一区，影响因子16.744）。第一作者为刘炳伟博士，通讯作者为彭滟教授，魏东山教授，朱亦鸣教授。

连续域中的准束缚态（QBIC）由于其超高的辐射品质（Q）因子，在光开关、非线性、通信和传感方面具有独特的吸引力。在这项工作中，研究人员提出了一种基于QBIC的“环链型”超表面，其通过在金属超表面结构中引入非对称性来操纵电四极子与磁偶极子的干涉耦合，从而诱导了Q因子高达503的超高品质谐振的激发。在该模式下，超表面约束的光场能量和有效传感区域分别实现了400%和1300%的巨大增幅，从而拓展了光-物质相互作用的强度与广度。模拟和实验表明，该QBIC超表面具有高达420 GHz/RIU的折射率灵敏度，对痕量同型半胱氨酸（Hcy）分子的直接检测限（LoD）为12.5 pmol/μL。该新型太赫兹超表面传感器与已报道的文献相比综合性能最优，起将有助于实现痕量生化分子的高精度传感，并促进超高Q因子光学非线性平台的开发和应用。

该项工作为实现痕量分子的快速、精确和无损传感提供了一条新途径，并在生物化学反应监测、光催化和光生物调制领域具有潜在应用。

论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142347

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