近日，我校物理學(xué)院趙釗博士與中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所王麗麗研究員團隊合作在新型超材料應(yīng)用領(lǐng)域取得系列綜述性成果。相關(guān)成果相繼發(fā)表在國際知名期刊《Applied Physics Reviews》和《Advanced Science》上。
超材料是一種在過去十年興起并飛速發(fā)展的具有獨特性質(zhì)的人造材料，其潛在應(yīng)用未來可能會在通信、傳感、醫(yī)療等多個領(lǐng)域帶來革命性改變?；诔牧系膫鞲衅骺梢允剐乱淮悄軅鞲衅鲗崿F(xiàn)高靈敏度、低檢測限、寬檢測范圍，并使其易于系統(tǒng)集成，還能夠提供傳統(tǒng)傳感器所缺乏的抗干擾和隱形傳感等優(yōu)勢，這些性能增強和新功能對新一代智能傳感器領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。超材料傳感器目前已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)、氣體傳感器等諸多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用（圖1）。
圖1. 超材料傳感器的優(yōu)勢與應(yīng)用
綜述系統(tǒng)地梳理了超材料在傳感器領(lǐng)域應(yīng)用的最新研究動態(tài)（見圖2）。文中深入探討了超材料在開發(fā)新型高性能傳感器時所具備的獨特優(yōu)勢，著重強調(diào)了其在顯著降低檢測極限、大幅提升靈敏度以及有效拓展檢測范圍等方面所做出的積極貢獻。以超材料為基礎(chǔ)開發(fā)的高性能傳感器，巧妙地利用了超材料與各類生物分子指紋區(qū)域緊密相關(guān)的太赫茲光譜帶，從而實現(xiàn)了對痕量生物分子的高靈敏度精準檢測；憑借超材料固有的結(jié)構(gòu)特性，成功地在傳感器的緊湊性與高靈敏度之間達成了有效平衡，為其在大規(guī)模系統(tǒng)中的集成應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。通過對當前基于超材料的傳感器性能增強機制的細致分析，進一步探討了基于超材料的傳感器在未來廣闊的應(yīng)用前景。
圖2. 超材料傳感器的發(fā)展歷史
雙方合作的成果以“Metamaterials for High-performance Smart Sensors”和Design and Development of Metasurface Materials for Enhancing Photodetector Properties”為題，分別發(fā)表于應(yīng)用物理領(lǐng)域旗艦期刊《Applied Physics Reviews》和國際著名綜合性期刊《Advanced Science》。兩項成果的第一作者為我校博士畢業(yè)生、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所關(guān)壬銓博士，通訊作者為我校物理學(xué)院趙釗博士、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所王麗麗研究員和婁正研究員。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會和吉林省科技發(fā)展計劃等項目的支持。
高水平成果的合作產(chǎn)出，與東北師范大學(xué)和中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的長期合作密切相關(guān)。2017年雙方聯(lián)合創(chuàng)辦“黃昆班”，在物理學(xué)院面向物理學(xué)、電子信息科學(xué)與技術(shù)和材料物理等相關(guān)專業(yè)招生，探索校所合作，共同培養(yǎng)高層次半導(dǎo)體材料與器件方向優(yōu)秀后備人才的新模式?！包S昆班”學(xué)生可參加雙方聯(lián)合舉辦的學(xué)術(shù)和實踐活動，優(yōu)秀學(xué)生可獲得“黃昆獎學(xué)金”，并優(yōu)先推免至中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所攻讀研究生。本著“優(yōu)勢互補、合作共贏”的理念，這個校所合作平臺極大地促進了我校師生與中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所學(xué)者的深度交流與合作，一體化推進高水平科研與高質(zhì)量人才培養(yǎng)。
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https://doi.org/10.1063/5.0232606
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202402530
