基于低托出率全息态支持的单纳米颗粒检测
光学
2026-03-13 v1 应用物理
摘要
单粒子或分子检测代表了生物传感技术发展的关键里程碑。最近开发的基于准全息态 (qBIC) 的光学传感器主要侧重于检测全局折射率变化，旨在同时增强折射率灵敏度和品质因数 ()。然而，能够解决局部折射率扰动的传感器（如纳米尺寸分子在表面的结合）仍然尚未实现，且尚未在 BIC 几何结构中演示。本文展示了一种低对比度 BIC 超表面，可实现病毒大小的单纳米颗粒检测。处于临界耦合条件下的 qBIC 共振在重水中实验测得的 因数为 4.5 x 10。局部电场与直径为 100 nm 的聚苯磺酸纳米颗粒之间的强相互作用，使我们能够观察到阶梯状的共振波长偏移，这作为单个颗粒结合事件的特征。此外，结合导致 qBIC 共振的修饰会改变光学约束和非对称因子，引起不仅仅是共振波长变化，还包括宽度和�幅的变化，实现单颗粒级的灵敏度。结合位置无关的响应和自由空间可达性特征，低对比度 BIC 超表面为下一代单分子传感器提供了一个用户友好的平台，可与微流控系统集成。
引用
@article{arxiv.2603.12135,
title = {Single-nanoparticle detection using quasi-bound states in the continuum supported by silicon metasurfaces},
author = {Keisuke Watanabe and Samuel Crowther and Masanobu Iwanaga and Frank Vollmer and Tadaaki Nagao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.12135},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 5 main figures + 4 supporting figures