【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及特異性分子識別和檢測領域，具體而言，涉及一種基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器。
技術介紹
1、增強吸收光譜已成為一種強大的探測分子特征吸收的技術，具有強的靈敏度和特異性。發揮微納光子結構能夠局部電磁場增強的特性，將諧振頻率設計到太赫茲波段，覆蓋分子振動模式。氨基酸、脂質和碳水化合物等作為生命基本成分，不同旋轉和集體振動頻率在太赫茲范圍內表現出不同的光譜特征。通過該方法增強的光與物質相互作用有助于微量分析物檢測，而獨特的分子吸收特征使其能夠從光譜分辨的測量中提取化學特異性信息。此外，對于涉及多種分子混合系統，區分和監測這種異質混合物的單個成分是生物傳感的目標。因此，為了在生物系統中區分不同的生物分子，分析分子之間的復雜相互作用，開發新的無需標記的傳感平臺至關重要。
2、在現有技術中，為了準確檢測分析物的多指紋光譜，設計了支持多波段光譜響應微納結構來實現這一功能。通過利用自相似結構、結合功能化材料以及多區域諧振漸變超表面實現光譜的多帶增強。超表面設計僅限于在無限大的二維空間對多個光譜點進行采樣。諧振頻率依賴于周期性排列和空間參數離散變化的晶胞，限制了從空間到光譜的連續映射，難以實時區分多種分析物。因此，如何設計一種能夠在有限區域實現光譜連續增強的生物傳感器，成為亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決上述現有技術或相關技術中存在的技術問題之一，提供了一種基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，能夠通過增強異質生物樣品中多
2、本專利技術是通過以下技術方案予以實現：一種基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，包括：襯底，由吸收率低的透光材料制成；梯度超表面陣列，集成在襯底的上表面；梯度超表面陣列包括多個微天線單元結構，微天線單元結構具體包括等長金屬微棒陣列和漸變梯度金屬微棒陣列；等長金屬微棒陣列包括多個平行排列的等長金屬微棒；漸變梯度金屬微棒陣列包括多個平行排列的長度遞減的金屬微棒；漸變梯度金屬微棒陣列與等長金屬微棒陣列交叉排列，以使長度遞減的多個金屬微棒穿插在多個等長金屬微棒形成的間隙之中。
3、在該技術方案中，微天線單元結構所具備的漸變梯度超表面表現出在有限小的印刷區域內具有非凡的諧振密度，隨著樣品復雜性的增加，實現能夠同時在寬光譜上操作的超表面，可以在寬帶上獲取豐富的光譜信息，又可以通過窄帶共振解析吸收指紋中微小差異，這是由晶胞參數的連續變化實現的，每個亞金屬結構支持獨立的連續域束縛態模式，該模式可以在這種非周期系統中被連續激發，用19個不同的結構，覆蓋了0.9?thz的光譜范圍，結構緊湊在400×125μm2的范圍內。通過本專利技術提出的漸變梯度超表面能夠通過增強異質生物樣品中多種生物分子的不同振動指紋，實時同時區分多種分析物。
4、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，還包括：太赫茲發生模塊，用于產生太赫茲光束，太赫茲光束從梯度超表面陣列上方照射待測物質，穿過梯度超表面陣列，從襯底的底部透射而出；太赫茲信號檢測模塊，用于接收并檢測透射的太赫茲信號，以將覆蓋了待測物質的超表面的細微變化反映在太赫茲透射光譜中。
5、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，襯底為硅、石英、藍寶石、聚甲基戊烯tpx或聚乙烯。
6、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，單個微天線單元結構的天線長軸方向的周期為400μm，沿垂直長軸方向的周期為125μm。
7、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，微天線單元結構中的各個金屬微棒之間的間隙為5μm。
8、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，等長金屬微棒陣列和漸變梯度金屬微棒陣列中的各個金屬微棒的寬度均為5μm。
9、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，等長金屬微棒陣列包括20根等長金屬微棒，每根金屬微棒的長度均為110μm。
10、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，漸變梯度金屬微棒陣列包括19根長度遞減的金屬微棒，長度分別為93μm、89μm、85μm、81μm、77μm、74μm、71μm、68μm、65μm、63μm、61μm、59μm、57μm、55μm、53μm、51μm、50μm、49μm、48μm。
11、根據本專利技術提供的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，優選地，金屬微棒為金或銀材質。
12、本專利技術取得的有益效果至少包括：本專利技術提出的漸變梯度超表面表現出在有限小的印刷區域非凡的諧振密度，隨著樣品復雜性的增加，實現能夠同時在寬光譜上操作的超表面，可以在寬帶上獲取豐富的光譜信息，又可以通過窄帶共振解析吸收指紋中微小差異。此外，與傳統的光子集成器件相比，本專利技術提供的基于超表面的器件具有小型化、寬帶性能和可控分辨率等優勢。本專利技術能夠解決吸收指紋問題，而無需復雜的工藝、頻率掃描或移動芯片和機械部件，從而為實現靈敏、通用的小型化穩健太赫茲光譜設備鋪平了道路。
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1.一種基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述襯底為硅、石英、藍寶石、聚甲基戊烯TPX或聚乙烯。
4.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，單個所述微天線單元結構的天線長軸方向的周期為400μm，沿垂直長軸方向的周期為125μm。
5.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述微天線單元結構中的各個金屬微棒之間的間隙為5μm。
6.根據權利要求5所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述等長金屬微棒陣列和所述漸變梯度金屬微棒陣列中的各個金屬微棒的寬度均為5μm。
7.根據權利要求1至5中任一項所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述等長金屬微棒陣列包括20根等長金屬微棒，每根
8.根據權利要求1至5中任一項所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述漸變梯度金屬微棒陣列包括19根長度遞減的金屬微棒，長度分別為93μm、89μm、85μm、81μm、77μm、74μm、71μm、68μm、65μm、63μm、61μm、59μm、57μm、55μm、53μm、51μm、50μm、49μm、48μm。
9.根據權利要求1至5中任一項所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述金屬微棒為金或銀材質。
...【技術特征摘要】
1.一種基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述襯底為硅、石英、藍寶石、聚甲基戊烯tpx或聚乙烯。
4.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，單個所述微天線單元結構的天線長軸方向的周期為400μm，沿垂直長軸方向的周期為125μm。
5.根據權利要求1所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所述微天線單元結構中的各個金屬微棒之間的間隙為5μm。
6.根據權利要求5所述的基于漸變梯度超表面的寬帶太赫茲指紋檢測傳感器，其特征在于，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王日德，常超，阮浩，薛舒霖，張曉寶，楊霄，劉曉宇，江潤東，羅治福，
申請(專利權)人：中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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