深圳先进院研制出首个黑磷光纤化学传感器

近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员吕建成、喻学锋与英国班戈大学教授陈险峰等合作，成功研制出首个基于黑磷的光纤化学传感器，实现对重金属离子的超灵敏检测。

研究团队通过将黑磷和倾斜光纤光栅相结合，揭示了黑磷纳米层独特的光学调制作用，借助于倾斜光栅这种独特的光学结构，构建成新型的超灵敏化学传感器。在该项研究中发展了一种原位层叠的修饰技术，将黑磷纳米片高效地附着在光纤器件表面，不同厚度的黑磷纳米层展现出对光信号独特的调制性。通过这一特性，该黑磷光纤传感器能够在亚ppb浓度水平检测到重金属铅离子，具有超高的灵敏度、超低的检测限，以及广阔的浓度检测范围。黑磷新型光纤传感器的成功研发，将为化学和生物传感提供一个优越的光学检测平台，从而推动黑磷化学生物传感器的应用研究进程。

图 a）：黑磷倾斜光纤光栅器件及其光学调制示意图，b）：重金属离子检测的实验步骤，

c）：不同重金属离子浓度下TM模式共振的光谱图，d）：不同重金属离子浓度下光谱的共振强度

目前，相关研究成果已发表于Sensors and Actuators B： Chemical。该研究得到了国家自然科学基金、欧盟“第七框架计划”等的资助。