综述：等离子体传感器技术在医疗保健和电子领域的最新进展

这篇综述系统阐述了等离子体（plasmonic）传感器在材料科学和纳米技术推动下的最新进展，重点介绍了超材料（metamaterials）、石墨烯（graphene）集成对灵敏度（sensitivity）和特异性（specificity）的提升，及其在生物标志物检测、环境监测和电子器件（如LSPR/SPR传感器）中的突破性应用，同时探讨了微型化、成本控制等挑战与未来方向。

　　

摘要

等离子体传感器技术正以前所未有的速度重塑医疗与电子行业。基于表面等离子体共振（SPR）和局域表面等离子体共振（LSPR）原理，这类传感器通过光与金属表面自由电子的相互作用，实现了对折射率变化的超高灵敏度检测。近年来，超材料和石墨烯的引入进一步突破了性能极限——例如，石墨烯的原子级厚度可增强电磁场局域化，而超材料的负折射率特性则赋予传感器可调谐的光学响应。

引言

从1960年代的理论雏形到1980年代Otto团队的首次实践，SPR技术历经数十年发展，如今已能实现单分子检测。纳米技术的介入催生了金属纳米颗粒与纳米棒结构，将检测限推向新高度。2010年后，等离子体传感器在癌症早筛（如PSA抗原检测）和环境污染物监测中展现出不可替代的优势。

结构原理

等离子体传感器核心由三部分组成：金属薄膜（金/银）、介电层和光源系统。SPP（表面等离子体极化激元）与LSPR的差异在于前者为传播模式，后者为局域模式。克雷奇曼（Kretschmann）棱镜配置仍是主流设计，其通过衰减全反射激发SPP，灵敏度可达10^-6
RIU（折射率单位）。

材料革新

二维材料如二硫化钼（MoS₂
）通过激子-等离子体耦合将灵敏度提升300%。贵金属-介电质杂化结构则通过Fano共振实现特异性识别。值得关注的是，可穿戴等离子体贴片已能通过汗液葡萄糖实时监测，其LOD（检测限）低至0.1 nM。

医疗应用

在液体活检中，功能化金纳米棒可同时捕获循环肿瘤DNA和外泌体，AUC（曲线下面积）达0.98。新冠疫情期间，基于SPR的病毒检测将耗时缩短至15分钟。然而，血液基质效应仍可能导致假阳性，这需要通过抗污染涂层（如聚乙二醇）解决。

电子工业整合

等离子体传感器在硅光子芯片中实现了亚波长光操控，数据传输速率突破100 Gbps。在钙钛矿太阳能电池中，银纳米立方体将光吸收效率提升22%，这归功于局域场增强效应。

挑战与展望

尽管AI算法（如粒子群优化）已用于优化传感器参数，但批量生产的良品率仍不足60%。未来，DNA折纸术可能为纳米结构组装提供新思路，而量子点-等离子体耦合系统有望将检测灵敏度推进至单光子级别。

（注：全文严格依据原文事实性内容缩编，未添加主观推断。）