一种面向太赫兹里德堡原子系统的高灵敏生物传感增强超材料芯片设计

本发明涉及了一种面向太赫兹里德堡原子系统的高灵敏生物传感增强超材料芯片。该芯片主要基于太赫兹里德堡原子系统的响应频点特征，针对性设计了传感增强、且响应频率连续可调谐的超材料芯片。该芯片单元由四组正交分布的折线型金属微结构构成，采用中心对称的类环形结构布局，并通过调控表面电流分布以增强局域电磁场，其工作频率可根据实际太赫兹里德堡原子系统响应频点进行调谐。此外该芯片的几何特征通过硅基‑金属复合工艺实现，通过优化芯片周期参数、电容间隙与电感布局实现低频点位置、局部增强等特性，并通过与里德堡原子检测系统协同作用，可大幅提升超材料芯片表面所放置痕量生物样本的检测效率与准确性，其灵敏度较传统TDS系统提升三个数量级。本发明提出的面向太赫兹里德堡原子系统的超材料芯片，具有快速响应、高灵敏度、频率可调谐等特点，通过微结构加工工艺，实现小型化结构设计，可适配多种检测需求及广泛使用场景。