近日，我院聶國政副教授團隊在近紅外二區（NIR-Ⅱ）通過全介質超表面連續體中的高Q準束縛态（BIC）在單粒子尺度下的病毒探測方面取得研究進展，在國際知名期刊《 The Journal of Physical Chemistry Letters 》( JCR:Q1,  中科院  :  小類一區  ,  自然指數期刊 )上以《 Pushing Optical Virus Detection to a Single Particle through a High  ‑  Q Quasi-bound State in the Continuum in an All-dielectric Metasurface 》為題發表研究成果，論文第一作者為2021級碩士研究生李宗霖，我院聶國政副教授和華東師範大學黃陸軍教授為共同通訊作者。

傳統的電化學生物傳感技術在準備和設置方面往往繁瑣，高昂的時間和材料成本以及複雜的樣品制備一直是其在基礎研究中發揮作用的障礙。相比之下，光學生物傳感技術具有非侵入性、高效和經濟的優勢。而且在複雜或惡劣的環境中，光學生物傳感器因其堅固和相對不導電的元件特性表現出優勢。近年來，許多基于回音壁腔、微納懸浮通道等機制的光學生物傳感技術被提出，但其非自由空間的結構将對樣品的引入造成困難；另一方面，基于準BIC的生物傳感研究已推向細胞分辨率，但針對病毒傳感的研究還鮮有提及。

針對上述關鍵問題，該團隊利用全介質超表面中的準BIC實現了一個高性能的光學生物傳感器，其具有高達2136.35 RIU⁻¹的折射率傳感品質因數（FOM）。得益于準BIC在超表面氣隙内實現的出色場約束和場增強，該團隊還證明了這種高性能超表面可以将生物傳感極限推到幾個病毒顆粒的水平。這一研究結果具有重要意義，可能在極端生化傳感領域找到令人興奮的應用，如超低濃度的COVID-19探測。

圖1.(a)PP01噬菌體分布示意圖。(b)示出了PP01在單個周期性晶胞周圍的不同分布情況。(c)不同PP01粒子數下的透射光譜。(d)分析了透射譜的紅移行為。背景中的顔色對比度表示檢測限（DL）。

以上研究成果為光學生物傳感技術開辟了新的思路，為解決傳統電化學方法所面臨的問題提供了有力的解決方案。這一突破性進展将有助于推動生物傳感技術在醫學和環境領域的應用，并為學術界和産業界帶來新的機遇。

論文鍊接 ： https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c02763