世界第一只黑磷光纤化学传感器实现重金属离子的超灵敏检测

近日，在国家自然科学基金和欧盟“第七框架计划”资金资助下，深圳先进技术研究院与英国班戈大学的研究人员合作研制了世界上第一只基于黑磷的光纤化学传感器，具有超高的灵敏度、超低的检测限以及广阔的浓度检测范围，可完成对重金属离子的超灵敏检测，并能够为化学和生物传感提供一个优越的光学检测平台。

黑磷是一种具有直接带隙二维半导体材料，具有独特的二维平面结构、超高比表面积、众多的活性位点，以及从可见到红外广阔的光谱响应范围。而倾斜光纤光栅是一种新型的光纤器件，大角度倾斜光栅结构能够将纤芯光学基模前向耦合到光纤包层，在特定的波长形成一系列离散的谐振峰，光的耦合将随着外界媒质折射率等的变化而变化，因此倾斜光纤光栅非常适合作为传感应用的光子器件。

研究人员将黑磷和倾斜光纤光栅相结合，通过一种原位层叠修饰技术，将黑磷纳米片高效地附着在光纤器件表面，不同厚度的黑磷纳米层展现出对光信号独特的调制性，借助于这种调制性和倾斜光栅独特的光学结构，制作的化学传感器能够在亚ppb浓度水平检测到重金属铅离子。