本發(fā)明公開一種電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎行Ы鉀Q生物蛋白質(zhì)檢測操作復(fù)雜、假陽性的問題，并且可以同時(shí)在時(shí)頻雙域檢測樣品。該超表面?zhèn)鞲衅靼ɑ祝诨咨峡涛g金屬方環(huán)，在金屬方環(huán)內(nèi)的基底上刻蝕金屬圓環(huán)，金屬圓環(huán)設(shè)置有開口端，開口端與金屬方環(huán)的中間位置相對應(yīng)，基底、金屬方環(huán)和金屬圓環(huán)構(gòu)成外方內(nèi)圓超表面?zhèn)鞲衅鳌］^于傳統(tǒng)SPP超表面?zhèn)鞲衅鳎景l(fā)明超表面由于高Q因子和強(qiáng)電場限制，對周圍介質(zhì)折射率極其敏感，界面邊界條件的微小擾動(dòng)極大改變了相應(yīng)的光譜響應(yīng)特性，提高了傳感器靈敏度。本發(fā)明為解決癌癥標(biāo)記物痕量的無標(biāo)記檢測，及早發(fā)現(xiàn)癌癥因子的存在，爭取治療時(shí)間提供了可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超表面在生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用，具體涉及基于電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳌?/p>

背景技術(shù)

生物大分子相互作用是重大生命現(xiàn)象與病變產(chǎn)生的關(guān)鍵動(dòng)因，其中以蛋白質(zhì)最為典型。MK蛋白質(zhì)中期因子是一種低分子量蛋白，其過度表達(dá)意味著癌細(xì)胞的惡性程度，是癌癥惡化程度的潛在生物指標(biāo)。常用檢測MK蛋白質(zhì)中期因子的方法——酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）通過抗體與酶復(fù)合物結(jié)合，最終利用顯色變化進(jìn)行檢測，但這種方法存在測量時(shí)間長（通常花費(fèi)2~4小時(shí)）和假陽性問題的缺點(diǎn)。太赫茲（THz）波是指頻率在0.1-10 THz（波長為0.03mm-3mm）范圍內(nèi)的電磁波，在長波段與毫米波（亞毫米波）相重合，正好能夠覆蓋有機(jī)體和生物大分子等物質(zhì)的特征譜。因此，THz在生物醫(yī)學(xué)檢測方面具有重大的應(yīng)用價(jià)值。但當(dāng)待測物濃度為痕量，由于THz波相對于待測物電學(xué)尺寸較長，導(dǎo)致物質(zhì)與THz波相互作用不明顯，所以尋找其它途徑用于增強(qiáng)太赫茲波與物質(zhì)相互作用成為了亟待解決的問題。超表面被定義為人工亞波長復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，只需要通過設(shè)計(jì)諧振結(jié)構(gòu)就可以靈活地控制其電磁特性。特別是入射電場在超材料表面轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻娴入x激元(SPP)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的局域電場，大大增強(qiáng)了傳感靈敏度。因此，太赫茲(THz)波段工作的超表面在生物檢測方面，尤其是在生物樣品的高靈敏傳感識(shí)別方面表現(xiàn)出很大的潛力，為當(dāng)前重大疾病及早診斷，及早治療提供先進(jìn)的技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容

電磁誘導(dǎo)透明性（EIT）是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，最初傳統(tǒng)EIT現(xiàn)象是在三能級原子系統(tǒng)中產(chǎn)生量子相消干涉效應(yīng)中實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)一個(gè)尖銳的透明窗口。本發(fā)明將EIT引入超材料系統(tǒng)，在所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生電磁相消干涉，出現(xiàn)尖銳的吸收峰。當(dāng)超表面外部邊界條件發(fā)生改變時(shí)，附加在該變表面上的外部物質(zhì)吸收電場的能量，介電環(huán)境的擾動(dòng)改變了界面邊界條件，很大程度上改變了相應(yīng)的光譜性質(zhì)。相較于傳統(tǒng)SPP超表面?zhèn)鞲衅鳎珽IT超表面由于高Q因子和強(qiáng)電場限制，對周圍介質(zhì)折射率極其敏感，界面邊界條件的微小擾動(dòng)極大改變了相應(yīng)的光譜響應(yīng)特性，提高了傳感器靈敏度。本發(fā)明為解決癌癥標(biāo)記物痕量的無標(biāo)記檢測，及早發(fā)現(xiàn)癌癥因子的存在，爭取治療時(shí)間提供了可能。

本發(fā)明的目的是提出一種電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎行Ы鉀Q生物蛋白質(zhì)檢測操作復(fù)雜、假陽性的問題，并且可以同時(shí)在時(shí)頻雙域檢測樣品。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎ɑ祝诨咨峡涛g金屬方環(huán)，在金屬方環(huán)內(nèi)的基底上刻蝕金屬圓環(huán)，金屬圓環(huán)設(shè)置有開口端，開口端與金屬方環(huán)的中間位置相對應(yīng)，基底、金屬方環(huán)和金屬圓環(huán)構(gòu)成外方內(nèi)圓超表面?zhèn)鞲衅鳌?/p>

上述電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎鼋饘俜江h(huán)為閉合結(jié)構(gòu)，金屬圓環(huán)為開口結(jié)構(gòu)。

上述電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎]合金屬方環(huán)和開口金屬圓環(huán)構(gòu)成外方內(nèi)圓的周期性單元結(jié)構(gòu)。

上述電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎饘俜江h(huán)和金屬圓環(huán)的厚度均為0.2μm。

上述電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎龌诪槿嵝跃埘啺坊住?/p>

上述電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎龌缀穸葹?0μm。

上述電磁誘導(dǎo)的時(shí)頻雙域超表面?zhèn)鞲衅鳎瑔挝恢芷谛越Y(jié)構(gòu)外方內(nèi)圓金屬環(huán)結(jié)構(gòu)材料為金，周期為140μm，厚度為0.2μm。