电子科技大学 电子科学与工程学院，四川 成都 610054
论文提出了一种用于食品工业中常用添加剂（肌醇、亮氨酸、牛磺酸）高灵敏度区分的太赫兹超材料传感器。该传感器由带有双尖端的开口谐振环（Split Ring Resonator，SRR）阵列组成。液体样品的不同浓度和种类对应于传感器不同的频率偏移，可以被用于液体样品浓度和种类的区分和辨别。该超材料传感器使用微纳工艺制作在对太赫兹波透明的石英基板上。利用太赫兹时域光谱仪（THz-TDS）系统分别测量了浓度为0.2、0.4、1.5、2、3和4 mg/ml的液体样品。结果表明，所提出的超材料传感器能检测的最低样品浓度为0.2 mg/ml。同时，该传感器也可以实现相同浓度，不同种类液体样品的辨别。该研究为基于开口谐振环结构的太赫兹超材料传感器在食品安全领域的应用提供了新的参考。
太赫兹传感器 超材料 时域光谱技术 高灵敏度 食品安全 terahertz sensor metamaterial TDS technology highly sensitive food safety
1 厦门工学院电子与电气工程学院，福建 厦门 361021
2 华侨大学信息科学与工程学院，福建 厦门 361021
提出了一种基于Fano共振的太赫兹生物传感器，该传感器由石墨烯微盘三聚体结构组成。使用有限元方法分析了该结构的传输特性。仿真结果表明：石墨烯三聚体结构可以激发Fano共振，该传感器在太赫兹波段的灵敏度可以达到2 THz/RIU，品质因数可达到8；利用石墨烯化学势可以调节谐振峰值，因此在太赫兹波段可实现对谐振峰值的主动调控。该结构为基于超材料的超灵敏太赫兹传感器提供了一种设计思路，在微纳米级厚度的物质传感与探测方面具有潜在的应用价值。
表面光学 表面等离激元 太赫兹传感器 有限元方法 石墨烯超材料 Fano共振 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0524001
1 西安电子科技大学机电工程学院, 陕西 西安 710071
2 桂林电子科技大学广西自动检测技术与仪器重点实验室, 广西 桂林 541004
3 桂林航天工业学院, 广西 桂林 541004
水溶性B族维生素是维持人体正常生理功能必需的营养成分, 摄取适量有益于生长、 代谢和发育, 摄入过量严重危害身体。 因此, 维生素检测方法的研究受到质量监控部门和国内外学者的重视。 传统测量维生素的光谱法、 化学法和高效液相色谱法存在操作繁琐、 样品处理复杂、 成本高等问题, 迫切需要开发操作简单快速准确的B族维生素检测技术。 太赫兹波的特殊性使其广泛用于物质的检测, 超材料奇异的电磁特性和对表面介质的敏感性, 促进太赫兹波段内的超材料传感器在检测领域发展和应用。 提出了一种利用四峰太赫兹超材料传感器进行同浓度水溶性B族维生素检测的方法。 利用有限积分法设计了一种由不对称开口的正六边形和圆环组成的四峰超材料结构, 四峰的频率分别为0.46, 0.57, 0.66和0.90 THz。 通过表面电流研究四谐振峰的形成机理和传感性能, 四个谐振峰对入射的太赫兹波响应特性不同, 导致了其不同的传感灵敏度。 实验过程中, 将同浓度(0.5 mg·μL-1)不同类型B族维生素B1, B3, B5和B6水溶液滴于超材料传感器表面, 利用太赫兹时域系统测量透射谱, 得到了四个谐振峰在测四种维生素时的频率偏移量。 实验结果验证了由正六边形外环和内圆环组成的不对称开口环结构传感器的传感特性。 结果表明, 由内外环耦合形成的传感器灵敏度明显大于仅由外环或内环的电偶极子振荡形成的传感器灵敏度。 该太赫兹超材料传感器的四个峰均可用于物质传感, 其中内外环耦合形成的谐振峰传感灵敏度最高。 不对称的双开口环具有优越的传感性能, 可用于生物医学等领域样品传感检测。
超材料 多谐振峰 太赫兹传感器 水溶性维生素B Metamaterials Multi-resonant pesks Terahertz sensor Water-soluble Vitamins B 光谱学与光谱分析
2020, 40(6): 1785
