微流控集成SSPP传感器用于蜂蜜掺假的快速无标记检测

本研究针对蜂蜜掺假检测的难题，开发了一种基于仿表面等离子体激元(SSPP)的微波传感器，集成微流控技术实现蜂蜜样本的快速、无标记分析。通过优化五边形单元结构，传感器对葡萄糖/果糖掺杂的蜂蜜表现出1522 MHz/epsilon unit的高灵敏度，为食品质量控制提供了创新解决方案。

　　

蜂蜜作为天然健康食品，其掺假问题长期困扰行业监管。传统检测方法如傅里叶变换红外光谱(FT-IR)需要复杂前处理，而超声波检测则灵敏度有限。针对这一技术瓶颈，马来西亚国立大学联合沙特努拉公主大学的研究团队创新性地将仿表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons, SSPP)技术与微流控相结合，开发出具有五边形单元结构(UC)的微波传感器，相关成果发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》。

研究采用计算电磁学瞬态求解器(transient solver)，通过优化铜质五边形UC的几何参数（周期p=7.5 mm，宽度w=7.5 mm），构建多层SSPP传感平台。核心创新在于利用SSPP在微波频段的强场局域特性，检测蜂蜜介电常数(ε_r
1.7881-2.3580)的微小变化。微流控储层设计仅需0.64 mL样本即可完成分析。

Comprehensive study of unit cell structure: theory and analysis
通过电磁场仿真揭示五边形UC的独特性能：标准五边形结构对ε_r
1-5范围样品灵敏度达1522 MHz/epsilon unit（R²
=0.9367），顶点改良结构灵敏度为1105 MHz/epsilon unit（R²
=0.9524）。

Simulation and optimization of SSPP-based sensor
多层结构设计采用Rogers TMM3和FR-4介质材料，谐振频率偏移与葡萄糖/果糖浓度呈正相关。相比传统互补开口环谐振器(CSRR)和基片集成波导(SIW)传感器，SSPP结构具有更强的场限制能力和更宽频带响应。

Conclusion
该研究首次将SSPP技术应用于蜂蜜质量检测领域，建立的非破坏性、实时分析方法突破传统技术局限。1522 MHz/epsilon unit的灵敏度指标显著优于现有微波传感方案，为食品工业快速质控提供新范式。研究得到马来西亚国立大学DPK-GPS-JORDAN-2024-002基金和沙特努拉公主大学PNURSP2025R10项目支持，Shaik Imamvali与Rishitej Chaparala为共同第一作者。