世界第一只黑磷光纖化學傳感器實現重金屬離子的超靈敏檢測

近日，在國家自然科學基金和歐盟“第七框架計劃”資金資助下，深圳先進技術研究院與英國班戈大學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傳感器，具有超高的靈敏度、超低的檢測限以及廣闊的濃度檢測范圍，可完成對重金屬離子的超靈敏檢測，并能夠為化學和生物傳感提供一個優越的光學檢測平臺。

黑磷是一種具有直接帶隙二維半導體材料，具有獨特的二維平面結構、超高比表面積、眾多的活性位點，以及從可見到紅外廣闊的光譜響應范圍。而傾斜光纖光柵是一種新型的光纖器件，大角度傾斜光柵結構能夠將纖芯光學基模前向耦合到光纖包層，在特定的波長形成一系列離散的諧振峰，光的耦合將隨著外界媒質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用的光子器件。

研究人員將黑磷和傾斜光纖光柵相結合，通過一種原位層疊修飾技術，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出對光信號獨特的調制性，借助于這種調制性和傾斜光柵獨特的光學結構，制作的化學傳感器能夠在亞ppb濃度水平檢測到重金屬鉛離子。