液态光子分子微激光器

近十倍光谱灵敏度

一种由尺寸失配液滴构成的液态光子分子，通过光谱游标重叠实现单模低阈值激射，并利用分子异构化策略实现动态调谐，带来近十倍的光谱灵敏度和三个数量级的生物传感增强。

王艳 · Yu-Hao, Hu · Lei, Wu · Duan, Rui · Wang, Hai · Sun, Handong · 景辉

Nature Communications 2026

具体参数

激射阈值

610 nJ mm⁻²

光谱灵敏度提升倍数

10

生物传感增强倍数

1000

检测限

30 aM

动态范围

9 orders of magnitude

技术优势

单模低阈值激射

尺寸失配液滴对形成游标效应，抑制边模，实现单模输出，阈值约610 nJ mm⁻²，有利于降低泵浦功耗。

灵敏度近十倍提升

分子异构化引起光谱模式跳变，使得光谱灵敏度较单液滴提高近一个数量级。

检测限低至30 aM

利用激光模式的强度自参考响应，生物传感灵敏度提升三个数量级，检测限达到30 aM，动态范围九个数量级。

应用场景

• 可穿戴生物传感器：作为小型化激光源，用于体液中低浓度生物标志物的高灵敏检测。
• 生化分析：实现30 aM检测限和九个数量级动态范围，适用于超低浓度生化分析。
• 微流控液滴：利用液滴的柔性重构特性，在微流控芯片中形成可调谐光子分子。
• 生物光子学：提供低阈值单模激光与高灵敏度无标记传感，用于生物光子学检测。