重庆大学艾斌AOM：手性超材料！

Wiley

2025-09-16

手性超材料纳米传感一直是近年来的热门研究，其有效地提高了手性物质在定性和定量的检测能力，但高灵敏度传感结构的制备稳定性还需要进一步探索。

近日，重庆大学艾斌教授课题组创新性地提出了一种基于Born-Kuhn理论的2.5D 手性超材料结构，其为采用阴影球光刻技术制备的三层Ag/SiO₂/Au旋转纳米孔阵列，具有高手性灵敏响应。该结构通过等离激元共振增强手性光学响应，实现超高不对称因子（g = 0.6）和圆二色性与厚度比（CD/t = 67°/μm）。结合机器学习优化几何参数，精准调控光学性能，并通过实验验证，显著提升手性超材料的设计效率与性能上限。所得纳米结构表现出显著的手性光学活性，可实现高灵敏度的沙利度胺对映体无标记检测。所提出的2.5D结构突破了传统2D、3D、Born-Kuhn模型的局限性，兼具制备简易、低成本和高性能等优势。

图1 a）3RHA设计和制造过程：紧密六方堆积的 PS 球经过刻蚀得到目标直径的微球阵列，以不同的入射角和方位角进行 Ag、SiO₂ 和 Au 的三次连续沉积，得到3RHA薄膜的逆时针和顺时针的镜像结构；b）2D、2.5D、3D CMs结构的类别示意图

同时，采用二范数降维技术进行全谱信号处理，显著提升ΔΔλ特征提取能力，实现了对手性沙利度胺对映体的高灵敏度和高稳定性检测，为手性传感技术的实际应用提供了突破性解决方案。这种可扩展且精确的方法显著推动了Born-Kuhn型手性超材料的进步，为超薄、高性能手性光子和传感器件提供了一个实用平台。

图2 实验制备3RHA的手性分析：a）SEM图（例尺为200 nm），插图为电场|∆E/E0|分布，b）实验的CD和不对称g因子光谱，c）比较仿真和实验中3RHA与已有研究关于2D、3D、BK模型CMs的CD/t响应，d）手性对映异构体作用于结构、偏振器-CCD光谱仪系统检测、ΔΔλ和L2（ΔΔλ）两种光谱分析方法，e）LH-和RH-结构的CD光谱，f）对比LH-和RH-结构有和没有R-Thd时的CD谱图，g）R-Thd和S-Thd的ΔΔλ和L2（ΔΔλ）对比图

期刊简介

Advanced Optical Materials是一个国际性的、跨学科的论坛，针对材料科学的同行评审论文，重点关注光-物质相互作用的各个方面。致力于光子学、等离子体、超材料等领域的突破性发现和基础研究。