深亚波长分米波等离子体谐振器实现无接触传感

      电磁共振为生物医学传感提供了一种有效方式，传感信号来源于共振位移，共振位移与被测样品的介电常数变化近似成比例，与此同时辨别微量的生化物质与电磁波长有一定程度的负相关。因此光学微腔和表面等离子激元等光学谐振方法被广泛采用甚至可以实现单分子传感。微波谐振传感器具有对环境噪声的鲁棒性和模拟、数字电路的高度集成化等独特优势，在小型集成传感器中具有广阔的应用前景。微波共振传感技术已广泛应用于气体传感、溶液浓度传感和细菌传感等领域。微波共振传感的另一个引人注目的优点是可以实现非接触式传感，避免了对被测对象和传感芯片的耗损。这是由于与可见光波段相比，它的波长更长衰减更少;因此微波可以穿透人体或血管与被测生化量无接触地相互作用。然而，微波共振传感的检测极限尚且不能令人满意。瓶颈来自于固有的较长的波长，因此较低的区分能力，虽然波长较短的毫米波可以提高检测极限，但是较高的工作频率总是会增加难度和成本。仿表面等离激元(Spoof localized surface plasmons)带来了微波共振传感的另一种方法。通过人造金属结构构造有效的负介电常数，仿表面等离激元具有类似于光局域表面等离子激元(LSP)的强模态约束和高灵敏度。

       近日,来自东南大学的崔铁军院士课题组提出利用仿表面等离激元(Spoof localized surface plasmons)设计微波频率谐振器，它是由两组阿基米德螺旋组成的单层结构。这个仿表面等离激元的谐振设计支持电单极子和磁偶极子的混合模式。将电磁模式压缩成直径小于自由空间波长四十分之一并且实验测得Q值为187。单层谐振腔的倏逝波使电磁谐振与被测样品充分相互作用，从而实现了非接触式的共振传感，成功检测出0.45umol的葡萄糖,这在微量生物医学传感方面具有潜在应用。相关成果发表在《Laser&Photonics Reviews》上。（张晓萌）

       文章链接：Xuanru Zhang et al. Contactless Glucose Sensing at Sub-Micromole Level Using a Deep-Subwavelength Decimeter-Wave Plasmonic Resonator. Laser Photonics Rev. 2022, 16, 2200221 DOI: 10.1002/lpor.202200221