红外超表面的角度敏感机理及生物分子探测器件研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61875030
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:69.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0502.光子与光电子器件
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:何少伟; 陈超; 应翔霄; 刘路; 李喆; 李春雨; 郭世兴; 王娟; 张龑;
- 关键词:
项目摘要
The metamaterial enhanced infrared absorption spectroscopy can be used to identify fingerprint absorptions of biomolecules, which has promising applications in medical diagnosis, national security, and industrial process monitoring, etc. To address the key issue of matching the frequency of metamaterial optical resonance with those of the molecular absorption lines, this project investigates the mechanism of angle-dependence of metasurfaces, and proposes a new class of optical biomolecular sensors based on angle-sensitive metasurfaces. By using the surface waves instead of conventional localized electrical or magnetic resonances, the resonant frequencies of the metasurfaces can be tuned over a large frequency range by varying the incident angle, and therefore the resonant optical field can be coupled to the multiple absorption lines of a single target molecule or multiple molecules. As compared with existing metamaterial molecular sensors, our proposed angle-scanned molecular sensors have the advantages of larger frequency bandwidth and relatively simpler operation. Taking the Octadecanethiol (ODT) and Bovine Serum Albumin (BSA) as representative detection targets, we will design and fabricate angle-sensitive metasurface biomolecular sensors. The physical mechanism of angle-sensitivity of the metasurfaces will be revealed, and the proof-of-concept monolayer biomolecular sensing will be demonstrated. Our proposed metasurface sensors are novel in their working mechanism, and pave a way towards fast and parallel sensing of multiple molecular species.
超材料增强的红外吸收光谱技术能够实现生物分子的灵敏识别,在医疗、安检和工业监控等方面具有广阔应用前景。针对超材料分子探测器件中共振光场与待检分子指纹吸收频率匹配的关键共性问题,本项目研究超表面的角度敏感机理,并研制基于角度特性的超表面分子探测器件。利用表面波模式,而不是常规的局域电共振或者磁共振,可以实现角度调控的超表面光场共振频率的大范围扫描,从而实现与单一检测目标的多个指纹谱线或者多个待检分子特征吸收谱线的匹配。相比现有基于尺寸控制或者可调材料的超表面分子探测器件,本项目提出的角度扫描超表面分子探测器件具有工作频带宽和操作简易的优点。项目以十八硫醇和牛血清白蛋白为典型检测对象,设计并制备角度敏感超表面分子探测器件,揭示超表面的角度敏感机理,演示角度扫描的单层生物分子检测。本项目提出的角度敏感超表面分子探测器件是检测方法的创新,有助于推动光学分子探测技术向多特征谱线快速检测的方向发展。
结项摘要
超表面增强的红外吸收光谱技术能够实现分子的灵敏识别,在无接触、非破坏性光学传感方面具有重要应用。针对超表面分子探测器件中共振光场与待检分子指纹谱线频率匹配的关键共性问题,本项目开展了角度敏感超表面的理论设计、样品制备、性能测试及机理分析等研究工作。利用漏波和波导模传播模式,项目研制了金属条和非对称“十”字棒等结构的角度敏感超表面,实现了角度调控的共振频率动态调谐,实验测试的共振频率扫描范围为中心频率的18-40.4%。基于所研制的角度敏感超表面,项目还实现了单分子层十八硫醇(ODT)和牛血清白蛋白(BSA)的特征指纹检测,实验测试的最大指纹信噪对比度为0.5-1.5%,展示了角度敏感超表面在分子检测方面的性能优势。项目研制的超表面具有常规超材料不具备的角度敏感性,通过入射角度的变化可以实现超表面共振频率的动态调谐,为超表面的模式调控提供了便利方法,在可调光学器件和超表面传感器件等方面具有应用前景。
项目成果
期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Monolayer molecular sensing using infrared leaky waveguide mode
使用红外漏波导模式的单层分子传感
- DOI:10.1063/5.0039597
- 发表时间:2021-03
- 期刊:AIP Advances
- 影响因子:1.6
- 作者:Tieyan Zhang;De He;Lu Liu;Qiqige Wulan;Jiachen Yu;Zhe Li;Zhijun Liu
- 通讯作者:Zhijun Liu
Salisbury screen absorbers using epsilon-near-zero substrate
使用ε近零基底的索尔兹伯里屏幕吸收器
- DOI:10.1088/2053-1591/abd8a1
- 发表时间:2021
- 期刊:Materials Research Express
- 影响因子:2.3
- 作者:Qiqige Wulan;De He;Tieyan Zhang;Hao Peng;Lu Liu;Viacheslav V. Medvedev;Zhijun Liu
- 通讯作者:Zhijun Liu
Spectral narrowing of sub-bandgap absorbance and emissivity in highly doped silicon
高掺杂硅中亚带隙吸光度和发射率的光谱变窄
- DOI:10.1088/2053-1591/ab637d
- 发表时间:2020-01
- 期刊:Materials Research Express
- 影响因子:2.3
- 作者:Zhe Li;Yan Zhang;Hao Peng;Lu Liu;Weiming Zhu;Zhijun Liu
- 通讯作者:Zhijun Liu
High-Q hybridized resonance in a plasmonic metasurface of asymmetric aligned magnetic dipoles
不对称排列磁偶极子的等离子体超表面中的高 Q 杂化共振
- DOI:10.1063/5.0014311
- 发表时间:2020-08
- 期刊:Applied Physics Letters
- 影响因子:4
- 作者:Lu Liu;Zhe Li;Changyin Cai;Weiming Zhu;Xiaojia Zheng;Wenhua Zhang;Jimmy Xu;Zhijun Liu
- 通讯作者:Zhijun Liu
Angle-dependent photoresponse of pyramid-textured silicon
金字塔结构硅的角度依赖性光响应
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:AIP Advances
- 影响因子:1.6
- 作者:Zhe Li;Tieyan Zhang;Qiqige Wulan;Jiachen Yu;Li Xing;Zhijun Liu
- 通讯作者:Zhijun Liu
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
错层位巷道围岩能量耗散分析
- DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2015.06.010
- 发表时间:2015
- 期刊:采矿与安全工程学报
- 影响因子:--
- 作者:张俊文;拾强;刘志军;李兴伟;赵景礼
- 通讯作者:赵景礼
柔性支持向量回归算法在故障诊断中的应用
- DOI:10.14107/j.cnki.kzgc.a5.0746
- 发表时间:2017
- 期刊:控制工程
- 影响因子:--
- 作者:王林;刘志军;田强;齐咏生
- 通讯作者:齐咏生
活性流体流变行为的布朗动力学模拟研究
- DOI:10.6052/0459-1879-21-368
- 发表时间:2021
- 期刊:力学学报
- 影响因子:--
- 作者:许晓飞;童松豪;张达;董超;刘凤霞;魏炜;刘志军
- 通讯作者:刘志军
HPLC测定不同环境下大鼠粪便中吲哚与3-甲基吲哚
- DOI:10.13748/j.cnki.issn1007-7693.2018.11.001
- 发表时间:2018
- 期刊:中国现代应用药学
- 影响因子:--
- 作者:俞晓英;徐兴华;金华;冯新昌;颜春鲁;刘双芳;郑龙飞;刘志军
- 通讯作者:刘志军
力学研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:非牛顿流体中单气泡运动行为研究
- 影响因子:--
- 作者:许晓飞;张菊;刘凤霞;魏炜;刘志军
- 通讯作者:刘志军
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
内容获取失败,请点击重试
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图
请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
刘志军的其他基金
中红外复合左右手超材料波导调谐机制及调制器件研究
- 批准号:61575036
- 批准年份:2015
- 资助金额:64.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}