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法诺共振生物传感机制：等离子体振荡器的机械加载
摘要： 由于等离子体纳米结构和超材料中亚辐射与超辐射模式的共振相互作用，会产生具有独特窄而不对称线型的法诺共振。近期多项实验研究表明，高色散法诺共振为生物传感应用提供了独特机遇。然而目前对法诺共振光学响应与生物分子累积关系的理解仍十分有限。本研究提出一个唯象模型，能精确描述等离子体纳米孔阵列中法诺共振的复杂本质，并为生物传感实验提供明确的物理解释。通过以严格电磁模拟和实验测量作为基准工具，我们证明分子累积对法诺共振等离子体响应的非平庸贡献可视为耦合振子模型中的机械加载效应。值得注意的是，该唯象方法成功捕捉了分子累积导致的法诺共振谱线复杂响应及非对称线宽展宽现象。更关键的是，与实验测量高度吻合的是，我们的参数化模型无需借助电磁模拟，仅通过结构设计参数就能预测调控法诺共振非凡光传输线型，展现出优异的预测能力。该唯象模型提供了一种通用解析方法，可适配于不同等离子体和超材料系统中的生物分子检测测量研究。
关键词： 生物传感、非凡光传输、等离子体学、等离子体纳米孔、法诺共振、无标记检测
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过阴极荧光研究六边形和短程有序等离子体纳米孔的场局域化
摘要： 等离子体纳米孔在纳米等离子体器件中备受关注，尤其作为生物传感平台时，纳米孔阵列能通过表面等离激元极化子高效增强和约束电磁场，提供灵敏的检测能力。在纳米孔阵列中，光学共振通常由孔间距（即相对于表面等离激元波长的周期性）决定。然而对于短程有序（SRO）阵列，局部孔间距存在变化，因此等离激元共振也随之改变。本研究采用阴极荧光技术探究SRO纳米孔的局域共振特性，并与六方有序纳米孔进行对比。阴极荧光光子图谱与共振峰分析表明：电场被约束在孔边缘区域，其共振特性既取决于孔间距也受其分布影响。这证实了电磁波的安德森局域化现象，显示出SRO纳米孔中存在局部增强的电磁态密度。
关键词： 安德森局域化、生物传感、阴极荧光、等离子体纳米孔、表面等离极化激元
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过交叉表面浮雕光栅实现表面等离子体共振成像，原位快速无标记检测完整致病菌
摘要： 金属交叉表面浮雕光栅（CSRGs）内部发生的独特等离激元能量交换，近期促使其被用作生物传感器。但基于CSRG的生物传感此前仅限于光谱技术，未能发挥其与便携式电子设备集成的潜力。本研究引入了由CSRG实现的表面等离子体共振成像（SPRi）生物传感技术。该SPRi平台完全集成光学与电子元件，具有613像素强度单位（PIU）/折射率单位（RIU）的体灵敏度、10^-6 RIU的分辨率及约33分贝的信噪比。时域有限差分（FDTD）模拟证实，CSRG支持的SPRi通过金属-介质界面的等离激元共振实现约30倍的电场强度增强。在实际生物传感应用中，我们展示了该平台对PBS和人尿样本中尿路致病性大肠杆菌（UPEC）的快速（<35分钟）无标记检测，浓度范围覆盖10^3至10^9 CFU mL^-1。平台检测限约为100 CFU mL^-1，比尿路感染临床诊断的检测限低三个数量级。本研究为CSRG作为基于SPRi的生物传感平台开辟了新途径，并展现出其与便携式电子设备集成的巨大潜力，适用于需要原位检测的应用场景。
关键词： 交叉表面浮雕光栅、便携式电子设备、生物传感、病原菌检测、表面等离子体共振成像
更新于2025-09-23 15:19:57
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金纳米条纹二聚体自组织导电光栅实现可调谐等离激元活性
摘要： 基于准一维（1D）纳米条纹阵列的等离激元超表面通过一种新型自组织纳米制造方法，在大面积基底（平方厘米级）上实现均匀制备。采用离子束诱导各向异性纳米级褶皱技术对玻璃模板进行纳米图案化，从而无需掩模即可限定出平面倾斜的金纳米条纹准一维阵列——这些条纹可作为透明线栅偏振器纳米电极。通过调控纳米条纹形貌和/或改变照明条件，该模板能实现局域表面等离激元共振的二向色性激发，且其可调谐范围轻松覆盖从可见光到近、中红外波段的宽光谱。这种可控自组织方法可将纳米天线形貌设计为Au-SiO?-Au纳米条纹二聚体，从而展现具有增强可调性的杂化等离激元共振。数值模拟表明，该结构能实现对杂化磁偶极模式激发的卓越近场放大。这些高效率等离激元纳米天线结合可控的共振响应调控，为这种低成本模板开辟了广泛应用前景，涵盖生物传感、光谱分析、高分辨率分子成像及非线性光学等领域。
关键词： 生物传感、等离子体杂化、纳米条纹二聚体、自组织纳米天线、透明纳米电极、大面积超表面、线栅偏振器
更新于2025-09-23 15:19:57
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金纳米海胆结构实现β淀粉样蛋白纤维化的局域表面等离子体共振传感
摘要： 早期检测阿尔茨海默?。ˋD）等神经退行性疾病至关重要，因其已成为数百万人死亡的主要原因之一。AD患者逐渐出现的智力衰退是脑内β-淀粉样蛋白1-42（Aβ1-42）肽纤维化作用的结果。本文提出基于局部表面等离子体共振（LSPR）技术，利用金纳米海胆结构对Aβ1-42纤维化进行传感检测。纳米海胆表面尖锐纳米结构的强局域场限域效应使其能够检测极低浓度的Aβ1-42。此外，金纳米海胆的LSPR峰对环境条件极为敏感，在Aβ1-42不同纤维化阶段呈现显著响应。本研究选择LSPR峰强度随纤维化程度增加而降低作为传感参数。相较于现有需要结合添加剂或荧光生物标记物的技术，本文提供的基于LSPR的高灵敏度、无标记且实时的Aβ1-42纤维化检测方法具有显著优势。
关键词： 金纳米海胆、局域表面等离子体共振、生物传感、β-淀粉样蛋白、阿尔茨海默病
更新于2025-09-23 15:19:57
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锰掺杂硫化锌量子点——一种高效的纳米级传感器
摘要： 量子点（QDs）因其可调谐的发光颜色、窄发射谱、宽吸收范围、稳定性及溶液可加工性等特性，在过去十年间作为多种应用的潜在材料受到了广泛关注。特别是掺杂量子点，由于掺杂剂会影响量子点的光学行为，已成为一类新型发光材料而备受瞩目。因此，掺杂硫化锌（ZnS）量子点具有掺杂剂发射寿命更长、毒性更低等显著优势。过渡金属离子的掺杂剂发射寿命比基质材料的带隙发光、缺陷相关发光以及生物背景荧光都更长，这为传感应用中消除背景荧光提供了巨大前景?；诹孔拥懔坠饣蛴庠銮康奶秸攵约觳饽芰Φ姆⒄怪凉刂匾?。本综述重点介绍了锰掺杂硫化锌（Mn-doped ZnS）量子点的光学特性和各种传感策略，这些特性使其成为传感应用中的卓越探针。该综述不仅旨在全面总结量子点已得到充分证实的应用，还着重探讨了掺杂量子点在化学与生物传感研究中当前有前景的改进方向、新概念及优秀应用。本文从传感应用的主要领域（如荧光、磷光、化学发光、电化学发光及生物传感特性等）出发，综述并分析了200多篇相关文献。
关键词： 量子点、化学传感、锰掺杂硫化锌量子点、生物传感
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过等离子体壳层界面工程设计的磁-等离子体纳米粒子组装体用于靶向癌细胞成像与分离
摘要： 磁性-等离子体纳米粒子因其广泛应用而备受关注。这些具有表面增强拉曼散射（SERS）活性的纳米粒子（NPs）因其在非破坏性、高灵敏度分析及目标特异性分离方面的生物传感潜力而被开发。然而，要合成同时具备低剩磁、最大化磁含量、富含热点且结构均匀的等离子体覆盖层等特性的纳米粒子仍具挑战。本研究提出一种通过化学键合与种子介导生长将磁性模板与金种子结合的方法，旨在获得磁性模板上富含热点的等离子体纳米结构。为获得可直接功能化配体并增强拉曼强度的洁净表面，在制备好的磁性-等离子体纳米粒子上修饰拉曼分子后，建议进行额外的金（Au）和/或银（Ag）原子生长步骤。值得注意的是，当金晶面被拉曼分子阻塞时会发生单侧银生长；否则金呈逐层生长。此外，金离子与银离子的同时还原可形成均匀的双金属层。该双金属层纳米粒子的增强因子约为10^7。采用功能化环肽的SERS探针实现靶向癌细胞成像与分离。
关键词： 细胞分离、表面增强拉曼散射、生物传感、磁等离子体纳米粒子、癌细胞成像
更新于2025-09-23 15:19:57
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高效远红光/近红外聚合物发光二极管的可见光通信
摘要： 可见光通信（VLC）是一种依赖光强调制的无线技术，有望成为物联网（IoT）连接领域的变革性技术。然而，可见光在非透明介质中的低穿透深度限制了其应用。解决方案之一是将工作波段扩展至"近（不可）见"的近红外（NIR，700-1000纳米）区域——该波段生物组织具有半透明特性，适用于光子生物应用；同时巧妙保留微弱的红光发射，便于通过肉眼直接检查链路工作状态。本研究报道了发射波长650-800纳米的新型远红光/NIR有机发光二极管（OLED），其外量子效率达到该光谱范围内已报道的最高值之一（>2.7%，最大辐射亮度和光亮度分别为3.5毫瓦/平方厘米和260坎德拉/平方米）。基于这些OLED器件，我们搭建了实时VLC系统，实现2.2兆比特/秒的数据传输速率，满足物联网和生物传感应用需求。这是目前基于溶液法制备OLED器件的在线非均衡VLC链路所报道的最高传输速率。
关键词： 可见光通信、物联网、VLC、近红外、NIR、有机发光二极管、物联网、生物传感、OLEDs
更新于2025-09-23 15:19:57
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关于氧化亚铜纳米粒子及其纳米复合材料可持续合成路线与应用的研究综述。
摘要： 自然界犹如一个由植物、藻类、真菌、酵母等生物分子构成的"生物实验室"。这些天然生物分子在氧化亚铜（Cu2O）纳米颗粒（NPs）及其具有独特形貌与尺寸的纳米复合材料（NCs）合成中发挥着关键作用，从而推动着采用低毒化学品设计更安全、环保且可持续的合成路线。本综述聚焦于Cu2O NPs及其NCs的绿色制备工艺、表征技术，以及在有机催化、生物传感、环境修复和药物化学等领域的应用。重点阐述了Cu2O NPs及其NCs在催化碳-碳键/碳-氮键偶联反应、多组分反应、氧化还原反应及杂环反应中的核心作用，强调其在环境可持续性及多相催化多样性方面的重要价值。此外，它们在生物传感（电化学检测）中的应用引发了生物科学与临床诊断领域的特别关注，其重要意义为学术研究与环境安全之间架设了桥梁。
关键词： 绿色化学、医药应用、生物合成、环境修复、生物传感、催化、氧化亚铜纳米颗粒
更新于2025-09-22 12:53:08
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金属增强荧光生物传感：从紫外光到第二近红外窗口
摘要： 为提高疾病存活率，早期诊断至关重要。此时生物标志物浓度极低，必须有效检测和量化才能实现可靠诊断。荧光生物传感通常通过用纳米结构和荧光团标记这些生物标志物来实现。金属增强荧光（MEF）是一种现象：当金属纳米结构与荧光团紧密靠近时，荧光生物传感器信号强度可显著增强。重要的是，这能进一步降低检测限从而实现更早期诊断。 近年来，人们投入巨大努力研究如何有利利用纳米材料的化学和物理特性。通过精确的纳米级工程，可以优化等离子体纳米材料的光学特性——这些技术现在需要完善并应用于诊断领域。借助MEF，信号强度可与分析物浓度成正比关系，从而实现比以往更早期的疾病诊断。 本综述论文概述了应用型MEF生物传感器的潜力与最新进展，重点强调其显著的临床价值。我们展示了基于检测平台及溶液体系中的MEF生物传感器，并评述了各类金属纳米颗粒形态。研究覆盖从紫外光到第二近红外窗口（NIR-II）的多波段发射，突出其广泛适用性。此外，近红外（NIR-I和NIR-II）生物传感的重要性得以阐明——因其能增强生物介质穿透深度。最后，通过开发多重检测技术可实现分析物的同步多元分析。将金属增强荧光融入生物传感后，将可能比以往更快速可靠地诊断疾病，从而挽救无数生命。
关键词： 纳米材料、生物传感、金属增强荧光、荧光团、多重检测、近红外
更新于2025-09-22 13:00:12