基于高自由度介电超晶格的通用太赫兹分子指纹传感技术

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Universal terahertz trace molecular fingerprint sensing based on high-degree-of-freedom dielectric metagrating

提出基于介电超材料的太赫兹无标记分子检测方法，结合导模共振与准束缚态实现多模态增强，通过几何缩放、入射角调制和波导厚度调整策略，提升宽带适应性和结构鲁棒性，数值模拟显示最大信号增强达10.69 dB，为高吞吐量生物传感等应用提供新路径。

　　

无标记分子检测在太赫兹（THz）领域发挥着至关重要的作用，但受限于光与物质相互作用较弱以及检测带宽较窄的问题，尤其是在检测微量分析物时更为明显。本文提出了一种介电超传感器，该传感器通过将导模共振与连续介质中的准束缚态相结合，实现了多模式检测性能的提升。在此基础上，采用了三种复用策略——几何尺寸调整、入射角调制和波导厚度调节——以提升系统的宽带适应性和结构稳定性。数值模拟表明，“角度复用-厚度补偿”混合机制在有效提高指纹识别分辨率和信号强度的同时，还缩小了扫描范围，最大信号增强效果达到10.69分贝。该方法为太赫兹超传感技术在高通量生物传感、化学分析和环境监测等领域的实际应用提供了可行的途径。