利用搭建的基于光电导微探针的近场太赫兹(Terahertz, THz)系统对新鲜猪肉组织切片进行了成像检测研究, 结果发现近场THz成像可以很好地区分猪肉组织中的脂肪组织区域和肌肉组织区域, 其成像效果明显优于传统远场THz时域光谱成像系统。研究表明了基于光电导微探针的近场THz成像技术在生物样品检测方面的可行性, 展示出该技术在生物医学检测领域具有很好的应用前景。

PM2.5作为一种重要的空气污染物, 研究不同地区PM2.5对人体细胞的损伤异同具有重要意义。 本实验以人肺癌细胞为研究对象, 分别经过3个不同地区PM2.5日均量暴露2 h, 采用拉曼光谱仪和原子力显微镜对活性单细胞的光谱、 形貌和生物力学指标进行检测, 通过酶联免疫反应检测细胞产生的发炎因子浓度。 统计分析表明: PM2.5暴露后细胞拉曼峰1 002.97, 1 127.29, 1 172.83和1 338.1 cm-1强度变大; 细胞伪足收缩或残缺, 细胞核区变高; 苏州地区PM2.5暴露后细胞黏滞功变小, 弹性能变大; 细胞产生发炎响应。 发现经不同地区PM2.5暴露后, 单细胞光学和力学信息发生了各异的改变, 因此单细胞水平上研究不同地区PM2.5的毒理效应, 为空气污染治理、 肺部疾病防控提供数据支撑。

研究太赫兹时域光谱(Terahertz Time-domain Spectroscopy, THz-TDS)技术和红外光谱技术用于硫酸软骨素掺假鉴定的可行性. 将六偏磷酸钠混入鲨鱼硫酸软骨素中的样品作为掺假研究对象, 利用上述两种技术对样品进行对比研究. 研究发现, THz光谱和红外光谱谱图中六偏磷酸钠标样、鲨鱼硫酸软骨素标样与掺假(混合)样品谱线均表现出较明显的差异, 可用于鉴别鲨鱼硫酸软骨素的六偏磷酸钠掺假. 实验结果表明, 此两种技术能够鉴别的六偏磷酸钠: 鲨鱼硫酸软骨素最低质量比分别为1: 15和1: 1, THz-TDS表现出较为灵敏的检测性能; 综合考虑, THz-TDS技术可以比较好的用于鲨鱼硫酸软骨素的六偏磷酸钠掺假检测. 本工作为发展一种基于THz-TDS技术的准确、快速和无损鉴别鲨鱼硫酸软骨素掺假的新型光谱技术奠定了前期实验基础.

基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术在分子识别及组分鉴别方面具有极大的应用前景.扫描探针显微技术与不同的光谱联合使用,发展出了不同的具有纳米级分辨的指纹光谱技术,其中包括针尖增强拉曼散射光谱技术、纳米级分辨率的傅里叶变换红外光谱技术及散射式的扫描近场太赫兹光谱技术.这三种散射式的扫描近场光学显微技术在实现方式上有所不同,在近场指纹识别方面可以相互补充.该综述主要对三种近场超空间分辨指纹光谱技术的特点进行了深入地分析和比较,并且对这三种技术的研究现状及应用进行了总结.

光波波段的生化传感器件已很常见且可实现单分子探测，但由于光波波长在纳米量级，制作出的器件的结构尺寸小、加工难度大、传感重复性较差。因此，本文提出一种亚波长金属块阵列结构的太赫兹(Terahertz, THz)传感芯片，在理论上基于法布里-珀罗(FP)共振建立了其传感模型，结合有限元方法分析了亚波长金属结构局域表面等离子体共振对其传感灵敏度的影响规律。然后采用正交光刻工艺制作出了结构均一的传感芯片，传感实验表明，该芯片对0.025 mol/L 的D(+)-葡萄糖水溶液可产生53 GHz 的频移量，传感灵敏度高，有望应用于高灵敏的太赫兹生物传感。