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近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員呂建成、喻學(xué)鋒與英國班戈大學(xué)教授陳險(xiǎn)峰等合作，成功研制出首個(gè)基于黑磷的光纖化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的超靈敏檢測(cè)。

研究團(tuán)隊(duì)通過將黑磷和傾斜光纖光柵相結(jié)合，揭示了黑磷納米層獨(dú)特的光學(xué)調(diào)制作用，借助于傾斜光柵這種獨(dú)特的光學(xué)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建成新型的超靈敏化學(xué)傳感器。在該項(xiàng)研究中發(fā)展了一種原位層疊的修飾技術(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。通過這一特性，該黑磷光纖傳感器能夠在亞ppb濃度水平檢測(cè)到重金屬鉛離子，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。黑磷新型光纖傳感器的成功研發(fā)，將為化學(xué)和生物傳感提供一個(gè)優(yōu)越的光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)，從而推動(dòng)黑磷化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用研究進(jìn)程。

圖 a）：黑磷傾斜光纖光柵器件及其光學(xué)調(diào)制示意圖，b）：重金屬離子檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)步驟，

c）：不同重金屬離子濃度下TM模式共振的光譜圖，d）：不同重金屬離子濃度下光譜的共振強(qiáng)度

目前，相關(guān)研究成果已發(fā)表于Sensors and Actuators B： Chemical。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、歐盟“第七框架計(jì)劃”等的資助。