近日，我校光电工程学院山东省太赫兹科学技术及应用创新团队梁兰菊教授课题组联合培养研究生黄成成开发了一种基于QBIC与石墨烯集成的太赫兹生物传感器，实现了对乙醇和N-甲基吡咯烷酮等物质浓度的精确检测。研究成果以“Terahertz Liquid Biosensor Based on A Graphene Metasurface for Ultrasensitive Detection with A Quasi-Bound State in the Continuum”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Materials》（影响因子IF=29.4）。

近年来，基于超表面和太赫兹技术的生物传感器在现场检测/识别微量生物分子、早期癌症诊断、病程进展跟踪等领域的研究引起广泛的关注，但由于超表面损耗、微纳结构设计制备工艺等条件的限制，基于超表面的传感器对生物分子检测依然存在灵敏度低、难以实现液体检测等瓶颈问题。

在光子系统中，连续域束缚态（BIC） 是一种与自由空间解耦的独特模式，具有防止能量泄漏的优势。 通过引入外部扰动，BIC可以转化为QBIC，并产生可观测到的能量泄露模式。QBIC的一个显著特点是能够捕获更多电磁能量并将其保留在谐振腔内，从而增强局部光场，提高传感性能。超表面是一种人工设计的具有特殊电磁响应的二维平面结构，能够在亚波长尺度下对光的偏振、幅度和相位进行调控，可以应用于通信、成像、近场显微镜和生物传感器等领域。本研究成果利用超表面实现光学BIC状态，并应用于生物传感检测领域。同时利用零带隙材料石墨烯与光学BIC协同作用进一步提升生物传感器的最低探测浓度。另外还提出连续小波变换构建二维小波系数卡实现对溶液浓度的快速检测。此次研究成果发现：利用超表面结合石墨烯实现0.21pg/mL的最低探测浓度，实现BIC谐振，同时利用连续小波变换代替传统的傅里叶变换建立二维小波系数卡实现溶液浓度的快速探测。

该成果由枣庄学院、北京工业大学、安徽理工大学合作完成，是我校联合培养研究生工作取得的新突破，有力的支撑了“电子信息”硕士点的建设。该研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省高校科技创新团队及人才支持计划等资助。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310493