基于海马齿合成铁纳米颗粒（FeNPs）的生物特性研究及其在酚红去除中的应用

研究人员针对太赫兹(THz)传感技术在生物电解质检测中灵敏度不足的问题，开发了一种基于多孔带状波导(PRW)的新型传感平台。通过横向磁(TM)波导模式的传输损耗常数作为传感信号，实现了对磷酸盐缓冲盐水(DPBS)中电解质浓度变化的线性检测，灵敏度达0.092 cm?1/(μg/mm2)，检测限低至18.18 nmol/mm2。该研究为集成传感与通信(ISAC)系统提供了高灵敏度的生化检测方案。

　　

在第六代通信(6G)和物联网(IoT)快速发展的背景下，集成传感与通信(ISAC)技术成为研究热点。然而，传统太赫兹(THz)传感方法存在灵敏度低、检测限高、设备体积大等问题，难以满足生物医学检测的需求。台湾成功大学的研究人员创新性地利用聚乙烯对苯二甲酯(PET)编织网制备了多孔带状波导(PRW)，通过分析横向磁(TM)波导模式的传输特性，实现了对生物电解质的高灵敏度检测。

研究团队采用太赫兹波导时域光谱(THz-WG-TDS)系统，结合有效介质理论计算和有限时域差分(FDTD)模拟，系统研究了PRW的传感性能。通过测量不同浓度磷酸盐缓冲盐水(DPBS)中电解质的分子密度(ρ)与波导传播损耗常数(α_s)的关系，发现核心模式在0.454 THz频率下具有最高灵敏度。

研究结果显示，PRW传感平台在0.15-1.52 M浓度范围内可检测到23.52 mM的电解质浓度变化，对应分子密度变化低至18.18 nmol/mm²。通过1D和2D模态功率分布分析证实，传感机制源于电解质引起的波导核心折射率(RI)和厚度变化导致的TM模式限制改变。

该研究的创新性在于：首次将PET编织网应用于THz传感，实现了0.092 cm^?1/(μg/mm²)的高灵敏度；仅需1 cm的短相互作用长度即可完成检测，大幅提升了集成度；通过核心模式和包层模式的转换机制，解释了高浓度下的信号响应变化。这些发现为开发低成本、易集成的生化传感器提供了新思路，对推动ISAC系统在医疗诊断和环境监测等领域的应用具有重要意义。

论文发表在《Sensing and Bio-Sensing Research》期刊，通讯作者Ja-Yu Lu来自台湾成功大学，研究获得了台湾科技部(NSTC 112-2221-E-006-153)的资助。这项工作不仅解决了传统THz传感技术的局限性，还为未来6G通信中的集成传感系统设计提供了重要参考。