来源：先进仪器与器件
光学传感技术提供了从各种样本中检测、区分和定量目标物甚至探究其分子结构的快速和稳健的方法。光谱检测技术已被广泛应用于光学传感领域，其主要用于探索并分析微观物质与电磁辐射/波之间的相互作用，核心能力是检测甚至解码对外部环境刺激的光谱响应。虽然传统的生物医学分析诊断方法在当下样本量巨大且无需实时响应分析结果的实验室仍然占据主流地位，但随着未来个性化和精准医疗服务的发展，具有无损、实时、小型化和低成本等特性的生物传感器的发展尤为重要，这将对目前疾病预防和诊断的现状产生巨大变革。随着相关前沿应用的不断深入，超构表面作为一种超薄、超轻的人工平面电磁材料，由大量周期性排列的亚波长金属/介电结构（即超原子）所组成，具有在亚波长体积内对光的控制并增强光与物质的相互作用的能力，为纳米光学生物医学传感带来了新的机遇。近年来，研究人员们开发了各种基于超构表面光谱检测器件，通过对超原子的结构和排列方式以及集成的功能材料的精心设计，实现了从微波到可见光甚至紫外波长下对器件的电磁响应的任意调控，这对于提升目标分析物的几何尺寸远小于工作波长的传感检测具有重要意义，也为实现高性能的光学传感技术的发展开辟了新方向。近期，湖南大学微纳制造团队受邀为期刊《Advanced Devices & Instrumentation》撰写一篇超构表面光谱检测行业综述“Resonant Metasurfaces for Spectroscopic Detection: Physics and Biomedical Applications”发表在2022年Advanced Devices & Instrumentation期刊上。
原文链接：
（https://spj.sciencemag.org/journals/adi/2022/9874607/）
文章详细整理了近期人们利用超构表面在光谱检测上的原理、平台及研究进展。该综述首先从物理机制角度出发，阐述了提升目标分析物的几何尺寸远小于工作波长的传感检测的两个关键，即探索相关的物理机制和采用优化的光子结构设计来有效进行电磁调控光与目标分析物的相互作用。对等离激元/介质微纳结构的几种典型电磁模式进行了简述，包括表面等离子体共振，法诺共振，表面晶格共振和连续域中的束缚态等机制的物理内涵。在应用上，回顾了不同超构表面（等离子体/介电/混合超构表面）在各种高性能生物医学传感甚至成像中的应用，包括折射率传感、表面拉曼增强散射、表面增强红外吸收和手性传感。总结了从紫外至中红外波段，基于超构表面的光谱检测系统在实验上对液体活检（包括核酸、生物标志物、蛋白质、细胞因子、细胞外囊泡、病原体等）、组织切片活检（细胞等）、药物小分子、气体等物质展现了优越的检测性能。最后针对超构表面在光谱检测领域的目前的挑战和未来的发展趋势进行总结和展望，包括基于新型光学机制/表面功能化的、动态可调谐或可重构的，以及智能可穿戴或植入型的光谱检测设备。基于上述这些超构表面光谱检测工作不断涌现，该综述从原理和应用上对其未来发展方向做出前瞻性展望。
《Advanced Devices & Instrumentation》国际英文期刊是由北京航天控制仪器研究所与国际知名系列期刊Science的出版商--美国科学促进会联合创办的，同时英国剑桥大学CAPE中心也是期刊支持单位。期刊旨在全方位推动电子学和光学（设备、系统和仪器层面）的重大科研突破以及应用进展，从而实现其功能集成。期刊覆盖领域包括新型设备、传感器、功能性仪器、智能信息集成、物联网、医疗健康、智慧城市、人工智能等。期刊编委会由中国航天科技集团有限公司王巍院士和剑桥大学初大平教授两位主编领导，其成员均为其领域做出过突出贡献的知名学者。期刊采用线上获取的模式，目前不向作者收取文章版面费。
欢迎相关领域的科学家们踊跃投稿、关注和使用期刊的出版内容。网址：https://spj.sciencemag.org/journals/adi/
免责声明：本文旨在传递更多科研资讯及分享，所有其他媒、网来源均注明出处，如涉及版权问题，请作者第一时间后台联系，我们将协调进行处理，所有来稿文责自负，两江仅作分享平台。转载请注明出处，如原创内容转载需授权，请联系下方微信号。
