生物传感器作为检测生物分析物的关键技术，在医疗诊断、环境监测和食品安全等领域发挥着重要作用。光学生物传感器，利用光信号的变化来定量分析化学物质的浓度，其高灵敏度和特异性使其在现代生物检测中占据重要地位。特别是在全球性大流行期间，光学生物传感器的重要性得到了进一步的证明和强调。

光学生物传感器的挑战与机遇

当前的无标记生物传感器技术通常基于共振等离子体、超材料系统或更复杂的微环谐振器和波导干涉仪。尽管这些技术在某些方面表现出色，但它们往往存在灵敏度不足或依赖于需要稳定性和精确对准的复杂平台的问题。因此，开发新型的高灵敏度、低成本且易于使用的光学生物传感器是生物检测技术发展的重要方向。

新型光学生物传感平台的研究目标

本研究项目旨在探索全介电超表面中连续体的光学束缚态，并研究其特性，以开发出一种新型的高灵敏度光学生物传感器。这种传感器将利用介电纳米腔的光学磁偶极子模式与布拉格镜的耦合，形成异常高质量的因子共振，用于光学传感。

创新设计与工作原理

该传感器的设计需要对新颖的表面和特殊的分层镜子进行工程设计，以产生分子振动，这些分子振动可以用于以极低的检测限测量分析物的浓度。与传统方法不同，这种新方法不是通过破坏局部空间对称性，而是通过光学模式与其镜像的耦合来实现连续体中的高质量因子束缚状态。

技术优势与潜在影响

与现有解决方案相比，这种新方法有望在质量因子和检测限方面实现一个数量级的提高。这意味着该技术将为高灵敏度、可扩展、无需光谱仪、低成本的光学生物传感器铺平道路，为病原体的精确和早期检测提供强有力的工具。

研究方法与实验设计

研究团队将采用先进的光学测量技术和数值模拟方法，对传感器的光学特性进行深入分析。通过优化超表面的结构和布拉格镜的设计，研究人员将实现对光学束缚态的精确调控，以达到所需的高灵敏度检测性能。

结论

随着生物传感技术在各个领域的广泛应用，对高灵敏度、低成本的诊断工具的需求日益增长。本研究项目开发的新型光学生物传感器，以其创新的设计和卓越的性能，有望在个性化和分层治疗中发挥重要作用，特别是在护理设施等环境中。通过这种传感器，我们可以更早、更准确地检测到病原体，为疾病预防和治疗提供科学依据。此外，该技术还有望推动生物传感器在环境监测、食品安全等领域的应用，为社会带来更广泛的益处。