近日，我院聂国政副教授团队在近红外二区（NIR-Ⅱ）通过全介质超表面连续体中的高Q准束缚态（BIC）在单粒子尺度下的病毒探测方面取得研究进展，在国际知名期刊《 The Journal of Physical Chemistry Letters 》( JCR:Q1,  中科院  :  小类一区  ,  自然指数期刊 )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 》为题发表研究成果，论文第一作者为2021级硕士研究生李宗霖，我院聂国政副教授和华东师范大学黄陆军教授为共同通讯作者。

传统的电化学生物传感技术在准备和设置方面往往繁琐，高昂的时间和材料成本以及复杂的样品制备一直是其在基础研究中发挥作用的障碍。相比之下，光学生物传感技术具有非侵入性、高效和经济的优势。而且在复杂或恶劣的环境中，光学生物传感器因其坚固和相对不导电的元件特性表现出优势。近年来，许多基于回音壁腔、微纳悬浮通道等机制的光学生物传感技术被提出，但其非自由空间的结构将对样品的引入造成困难；另一方面，基于准BIC的生物传感研究已推向细胞分辨率，但针对病毒传感的研究还鲜有提及。

针对上述关键问题，该团队利用全介质超表面中的准BIC实现了一个高性能的光学生物传感器，其具有高达2136.35 RIU⁻¹的折射率传感品质因数（FOM）。得益于准BIC在超表面气隙内实现的出色场约束和场增强，该团队还证明了这种高性能超表面可以将生物传感极限推到几个病毒颗粒的水平。这一研究结果具有重要意义，可能在极端生化传感领域找到令人兴奋的应用，如超低浓度的COVID-19探测。

图1.(a)PP01噬菌体分布示意图。(b)示出了PP01在单个周期性晶胞周围的不同分布情况。(c)不同PP01粒子数下的透射光谱。(d)分析了透射谱的红移行为。背景中的颜色对比度表示检测限（DL）。

以上研究成果为光学生物传感技术开辟了新的思路，为解决传统电化学方法所面临的问题提供了有力的解决方案。这一突破性进展将有助于推动生物传感技术在医学和环境领域的应用，并为学术界和产业界带来新的机遇。

论文链接 ： https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c02763