基于超薄结构人工表面等离激元的太赫兹传感研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1830116
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A31.NSFC-中物院联合基金
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Terahertz sensing technology has wide applications on defense and civil technologies for high-sensitivity detection of explosives, hazardous chemicals, biomedicine and food safety. However, the development of high-sensitivity Terahertz sensing is always limited by the lack of miniaturized high power Terahertz sources and room temperature high-performance detectors. In order to solve this problem, we utilize the advanced theory and technology from high-sensitivity surface plasmon sensing in nano-optics, combine the properties and advantages of Terahertz spoof surface plasmons, and propose a design of Terahertz sensor based on spoof surface plamons of an ultrathin structure, which uses a gap spoof surface plasmon mode to reach high sensitivity. Based on the specificity for various detected samples, we also propose a kind of smart and reconfigurable sensing scheme in room temperature based on metallic metamaterials. In view of these design concepts, we adopt microfabrication, microfluidic channels, micromechanics control and terahertz time-domain spectroscopy in order to achieve a smart spoof surface plasmon Terahertz sensing system based on an ultratin structure. This project will be gradually carried out by physical modeling, computer simulation, fabrication, characterization and measurement, and finally achieve high-sensitivity detection of explosives and biomedicine samples.
在国防和民用科技上,太赫兹传感技术对于爆炸物、危化品、生物医学、食品安全等相关的高灵敏度检测具有广阔的应用前景。然而,高灵敏太赫兹传感技术的发展一直受制于小型化高功率太赫兹源和室温高性能探测器技术匮乏的瓶颈问题。针对这一问题,我们借鉴纳米光学高灵敏表面等离激元传感的先进理论和技术,结合太赫兹波段人工表面等离激元自身的特点和优势,提出一种超薄结构的人工表面等离激元太赫兹传感器设计,利用缝隙模式人工表面等离激元达到高灵敏度传感的目的。针对不同被探测样品太赫兹响应的特异性,我们还提出一种常温下基于金属超构材料的智能化可重构传感机制。基于这些设计理念,通过微细加工、微流通道、微机械控制和太赫兹时域光谱等技术手段实现智能超薄结构人工表面等离激元太赫兹传感系统。本项目将通过物理建模、计算机模拟、制备、表征和测试研究逐步开展,最终实现对爆炸物、生物医学等样品的高灵敏检测。

结项摘要

基于太赫兹分子指纹光谱传感的痕量检测由于免标记、非破坏、特异性识别等优点,使其在爆炸物、危化品、生物样品等检测领域具有极大潜力。当前,太赫兹痕量分子指纹传感主要面临的挑战为痕量样品与太赫兹波长之间存在巨大的尺寸差异,造成太赫兹波与痕量样品之间的相互作用非常微弱。近几年来,众多研究者一直在寻求用具有近场局域和光场增强的超构表面来克服这一挑战,但单一谐振增强的特点不适用于在宽频段内具有丰富指纹特征的痕量样品太赫兹传感。本研究基于低损耗超构表面,基于多路信号复用调控方案,进行太赫兹宽带增强传感研究。多路信号复用与超构表面谐振增强效应的结合,不仅能在宽频带内显著增强痕量样品的太赫兹吸收,并且能够针对不同频段指纹区的痕量样品灵活调控传感工作范围。本研究将聚焦于太赫兹宽带增强传感器件的设计和优化,痕量样品的均匀共形装载与表征,器件的制备和痕量样品检测等工作。本项目的研究工作成果将为通用化太赫兹痕量分子指纹传感奠定重要的理论与实验基础。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Portable tumor biosensing of serum by plasmonic biochips in combination with nanoimprint and microfluidics
通过等离子体生物芯片结合纳米压印和微流体对血清进行便携式肿瘤生物传感
  • DOI:
    10.1515/nanoph-2018-0173
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Nanophotonics
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Jianyang Zhou;Feng Tao;Jinfeng Zhu;Shaowei Lin;Zhengying Wang;Xiang Wang;Jun-Yu Ou;Yuan Li;Qing Huo Liu
  • 通讯作者:
    Qing Huo Liu
Ultra-wideband perfect reflection and tunneling by all-dielectric metamaterials
全电介质超材料的超宽带完美反射和隧道
  • DOI:
    10.1364/ol.417435
  • 发表时间:
    2021-02-15
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Qiu, Jinlin;Liu, Xueying;Zhu, Jinfeng
  • 通讯作者:
    Zhu, Jinfeng
Polarization-Insensitive Dielectric Metamaterial Absorber for Near-Unity UV-light Trapping in Monolayer Graphene
用于单层石墨烯中近统一紫外光捕获的偏振不敏感介电超材料吸收器
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2021.127459
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Yinong Xie;Xueying Liu;Yijun Cai;Jinfeng Zhu
  • 通讯作者:
    Jinfeng Zhu
High-Sensitivity Refractive Index Sensors Using Coherent Perfect Absorption on Graphene in the Vis-NIR Region
在可见光-近红外区域使用石墨烯相干完美吸收的高灵敏度折射率传感器
  • DOI:
    10.1021/acsanm.9b00523
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    ACS APPLIED NANO MATERIALS
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Li, Chawei;Qiu, Jinlin;Zhu, Jinfeng
  • 通讯作者:
    Zhu, Jinfeng
Recent Progress in the Development of Graphene Detector for Terahertz Detection.
用于太赫兹探测的石墨烯探测器的开发最新进展
  • DOI:
    10.3390/s21154987
  • 发表时间:
    2021-07-22
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu J;Li X;Jiang R;Yang K;Zhao J;Khan SA;He J;Liu P;Zhu J;Zeng B
  • 通讯作者:
    Zeng B

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朱锦锋的其他基金

基于介质超构表面的太赫兹痕量分子指纹宽带增强传感研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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    49 万元
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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    面上项目
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  • 批准号:
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  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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