太赫兹时域光谱在邮件隐匿危险品检测中的应用

李涛¹, 张良¹, 何建安^2,³, 张思祥^1,^*, 顾大勇^2,^3,^*

Terahertz Time-Domain Spectroscopy for Identification of HazardousSubstances in Mail

LI Tao¹, ZHANG Liang¹, HE Jian-an^2,³, ZHANG Si-xiang^1,^*, GU Da-yong^2,^3,^*

THz超材料微生物传感示意图^{[ 21 ]} Berrier等设计了THz等离子体天线生物传感器^{[ 22 ]}, 研究了等离子体天线顶部的细菌层之间的相互作用。研究表明, THz等离子体天线增加了生物物质薄膜的灵敏度极限, 并且能检测单层厚度的细菌。该实验利用细菌在太赫兹范围内的不同介电响应实现了对5种革兰氏型细菌的定性和定量分析。太赫兹等离子体天线的使用对无标签, 低成本, 快速检测和鉴定细菌的技术具有巨大的潜力。 2015年Xie等开发了一种基于异常光学透射(EOT)的新型太赫兹生物传感器, 完成太赫兹光谱在生物、化学领域的痕量分子检测, 成功将检测灵敏度提高了1 010倍^{[ 23 ]}。传感器通过在硅衬底上制作正方形金属狭缝阵列, 在0.3 THz附近产生异常光学透射。通过透射光谱的频率和幅度变化来判断被检样品中是否含有目标物。 2017年第三军医大学西南医院的Yang等开发了一种基于滚环扩增(RCA)的太赫兹生物传感器, 用于细菌DNA的等温检测^{[ 24 ]}。利用DNA分子的吸收能力比太赫兹范围内的水分子要小的特点, 通过太赫兹光谱学来敏感地探测。研究结果显示, 可以有效的检测0.12 fmol合成细菌的DNA和0.05 ng·μL^-1基因组DNA。这些THz生物传感器虽然不能实现隐匿生物因子的无损检测, 但可以作为一种补充的检测技术, 判断痕量可疑生物因子。