世界第一只黑磷光纖化學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)重金屬離子的超靈敏檢測(cè)

近日，在國(guó)家自然科學(xué)基金和歐盟“第七框架計(jì)劃”資金資助下，深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與英國(guó)班戈大學(xué)的研究人員合作研制了世界上第一只基于黑磷的光纖化學(xué)傳感器，具有超高的靈敏度、超低的檢測(cè)限以及廣闊的濃度檢測(cè)范圍，可完成對(duì)重金屬離子的超靈敏檢測(cè)，并能夠?yàn)榛瘜W(xué)和生物傳感提供一個(gè)優(yōu)越的光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)。

黑磷是一種具有直接帶隙二維半導(dǎo)體材料，具有獨(dú)特的二維平面結(jié)構(gòu)、超高比表面積、眾多的活性位點(diǎn)，以及從可見(jiàn)到紅外廣闊的光譜響應(yīng)范圍。而傾斜光纖光柵是一種新型的光纖器件，大角度傾斜光柵結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒗w芯光學(xué)基模前向耦合到光纖包層，在特定的波長(zhǎng)形成一系列離散的諧振峰，光的耦合將隨著外界媒質(zhì)折射率等的變化而變化，因此傾斜光纖光柵非常適合作為傳感應(yīng)用的光子器件。

研究人員將黑磷和傾斜光纖光柵相結(jié)合，通過(guò)一種原位層疊修飾技術(shù)，將黑磷納米片高效地附著在光纖器件表面，不同厚度的黑磷納米層展現(xiàn)出對(duì)光信號(hào)獨(dú)特的調(diào)制性，借助于這種調(diào)制性和傾斜光柵獨(dú)特的光學(xué)結(jié)構(gòu)，制作的化學(xué)傳感器能夠在亞ppb濃度水平檢測(cè)到重金屬鉛離子。