江苏大学微纳光电子与太赫兹技术研究院Yunxia Ye等–基于太赫兹金属-石墨烯混合元传感器的象形图水平百菌清农药追踪

本文研究了太赫兹(THz)金属-石墨烯混合元传感并实验证明其用于检测象形图水平的百菌清溶液。由于滴干农药在不同浓度下对石墨烯的费米能级的调节，反射式THz强度可以在时间域和谱域进行调制。此外，设计的超材料结构在谐振频率处支持环偶极子模态的激发。这些特性使检测限低至100 pg mL^-1。因此，金属-石墨烯杂化超材料结合环偶极谐振为开发超灵敏THz传感器开辟了新途径，在环境监测和食品安全方面具有广阔的应用前景。

图1. (a)超材料阵列和单元格示意图。(b)不含石墨烯和(c)含石墨烯的样品显微镜图像。插图:石墨烯层的拉曼光谱。

图2. (a)反射式THz光谱的实验设置。(b)百菌清溶液混合石墨烯-元传感器示意图。

图3. (a)含/不含石墨烯的元传感器的模拟反射光谱。(b)和(c)金属-石墨烯混合元传感器在1.111 THz处的模拟反射光谱和电场分布随费米能量(0-0.15 eV)的函数关系。

图4. 农药传感应用的实验测量。(a)和(b)为裸元传感器的时域波和反射光谱。(c)和(d)为石墨烯涂层THz元传感器的时域波和反射光谱。青色虚线为0 pg mL^-1时的模拟结果。

图5. (a)测得的反射差ΔR/R₀随农药浓度的变化。共振频率下超材料中产生的(b)表面电流密度和(c)磁场。

相关研究成果由江苏大学微纳光电子与太赫兹技术研究院Yunxia Ye和Xudong Ren等人于2022年发表在Optics Communications (https://doi.org/10.1016/j.optcom.2022.129025)上。原文：Tracing pictogram-level chlorothalonil pesticide based on terahertz metal–graphene hybrid metasensors。