2019年7月23日
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现代工程与应用科学学院张伟华、鲁振达课题组合作在便携等离激元生化传感器方向取得进展

今天,智能手机迅猛发展普及,已成成为人们日常生活中不可或缺的一部分。同时,作为集通讯、计算、光学成像等功能为一体的便携工具,智能手机也为实现各类便携式的健康检测装置,为家庭或边远地区提供快速、便捷、高质量的健康服务提供了可能。为实现该目标,研究者提出了众多方案,尝试将基于光学的微纳生化传感器,特别是等离激元传感器与手机结合。然而,由于传统等离激元传感器的数据的高精度读取依赖于光谱或者角谱测量,需要较为复杂的读出装置,限制了最终设备的小型化。

为打破上述限制,在线快3计划—大发5分3D官方网站现代工程与应用科学学院张伟华教授课题组和鲁振达教授课题组合作,发展了一种渐变图案等离激元传感器(Patterned Plasmonic Gradient, PPG)(如图1所示)。该传感器可将局域折射率信息转换为二维图像信息,即共振环的尺寸,从而可直接使用智能手机的拍照功能读出数据。实验结果显示,PPG传感器的折射率测量精度优于< 0.001 RIU,可实时检测到痕量(20 μL, ~10 nM)蛋白质的吸附过程(检测限在~1 nM)(图2)。相关成果以《Patterned plasmonic gradient for high-precision biosensing using smartphone reader》为题发表于杂志Nanoscale上(DOI: 10.1039/C9NR00455F)。同时,该PPG传感器的设计已获得发明专利授权(201710149279.3)。

边捷博士为该文第一作者,张伟华教授和鲁振达教授为通讯作者。研究得到了科技部纳米专项、自然科学基金创新群体、自然科学基金面上项目等的资助。

图1 。 渐变图案等离激元传感器的光学与电镜照片,以及手机读取装置的示意图。

图2 (a)渐变图案等离激元传感器的共振环大小与折射率的倒数成正比关系,(b)痕量蛋白分子样品(20 μL, ~10 nM)的特异性吸附实验。

(现代工程与应用科学学院 科学技术处)