柔性超材料吸收器及基于该吸收器的AFB1快速检测方法

技术特征：
1.一种柔性超材料吸收器，其特征在于，所述吸收器的主体为密切接触堆叠排列的三层超材料结构，上层为图案层(1)，中间为均匀电介质层(2)，下层为柔性材料层(3)，其中图案层(1)为周期排列的微纳单元，其单元结构为外环与内环嵌套组成的周期结构，其中内环为封闭环，外环为开口谐振环结构。2.根据权利要求1所述柔性超材料吸收器，其特征在于，所述均匀电介质层(2)覆于柔性材料层(3)上，所述柔性材料层(3)被配置为能够覆于柔性衬底上，所述图案层(1)的主体材料为银，所述均匀电介质层(2)的介质材料为无源非磁性材料，所述柔性材料层(3)的材料为聚乙烯醇。3.根据权利要求1所述柔性超材料吸收器，其特征在于，所述内环和外环均为微米级尺寸，且开口处和环内材料均为空气。4.根据权利要求1所述柔性超材料吸收器，其特征在于，所述外环具有两个开口，所述两个开口为尺寸一致的对称结构。5.根据权利要求1所述柔性超材料吸收器，其特征在于，通过调整所述均匀电介质层(2)的材料和厚度，缓冲所述图案层(1)局域的电磁波与待测溶液相互作用的耗散程度，以使电磁波在上层与下层之间来回传播耗散，实现完美吸收，其中所述均匀电介质层(2)的材料折射率决定反射峰共振频率，材料厚度决定反射峰强度。6.根据权利要求1所述柔性超材料吸收器，其特征在于，所述图案层(1)的尺寸参数直接影响所述柔性超材料吸收器的共振频率和模式，其中，随着外环外径的增加，反射峰值随之增加，且反射峰强度逐渐增强，此时电磁波局域在开口环上，电流沿外环外侧的一个开口处流向另一开口位置，且内环的电流方向与外环相反，整体呈偶对称模式；随着外环半径的增大，电场的强度发生波动，在内外环的中间部分电场的强度最小，向开口方向观察电场强度的变化趋势为先增大后减小，且内侧略高于外侧；针对待测物的特征峰位置，通过调整顶层图案参数，包括外环的内外半径、开口宽度、内环半径及图案层(1)的厚度，初步确定其共振位置，随后通过调整所述均匀电介质层(2)的材料和厚度确定吸收器的共振位置和强度。7.根据权利要求1所述柔性超材料吸收器，其特征在于，所述图案层(1)的厚度为3.5μm，图案参数为：外层开口环外半径为19μm、内半径为16μm、开口环宽度为3μm，内环的外半径8μm、内半径为5μm，晶格常数为50μm，均匀电介质层(2)的厚度为5μm，柔性材料层(3)的厚度为30μm。8.根据权利要求7所述柔性超材料吸收器，其特征在于，所述吸收器在黄曲霉毒素b1的特征峰值0.3thz、1.1thz和2.0thz位置处激发出反射峰，且在后两个特征峰位置处，存在两种明显不同的共振模态；其中，在1.1thz频率处，入射电场主要局域在环状结构内外两侧，其余部分电磁波溢出集中在内环附近；在2.0thz处，入射波完全集中在外层谐振环的开口处，且电场强度略高于1.1thz处的电场强度。9.基于权利要求1所述柔性超材料吸收器的afb1快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：配置不同含量的afb1溶液样本，并将其滴在所述图案层(1)的表面，然后获取吸收器的反射光谱曲线；步骤2：根据不同溶液样本的光谱数据建立所述柔性超材料吸收器在afb1特征峰值
1.1thz处的振幅/位置与含量的标准曲线；步骤3：将待测的含有afb1的溶液按照步骤1的操作获取其反射光谱曲线和在1.1thz附近的振幅和频率位置，对照所述标准曲线，获得afb1的含量。10.根据权利要求9所述afb1快速检测方法，其特征在于，每次滴加待测溶液前，将所述柔性超材料吸收器放入无水乙醇中超声清洗，再放入蒸馏水中超声清洗，之后置于无菌环境中晾干或使用氮气吹干，然后再使用。

技术总结
本发明为一种柔性超材料吸收器及基于该吸收器的AFB1快速检测方法。吸收器的主体为密切接触堆叠排列的三层超材料结构，从上到下依次为图案层，均匀电介质层和柔性材料层，图案层为周期排列的微纳单元，单元结构为外环与内环嵌套组成的周期结构，其中内环为封闭环，外环为开口谐振环。检测方法为将不同含量的AFB1溶液样本滴在太赫兹超材料吸收器表面，并获取其光谱曲线，在此基础上建立超材料吸收器在AFB1特征峰值处的振幅/位置与含量的标准曲线，结果表明，在第二个反射峰频率处，该超材料结构对AFB1厚度存在较好的相关关系，相关性高达0.98。本发明对黄曲霉毒素检测器件设计、生物超材料专用传感器研发等的具有重要意义。物超材料专用传感器研发等的具有重要意义。物超材料专用传感器研发等的具有重要意义。


技术研发人员：陈煦 张思怡 刘嘉祺 徐志远 姚志凤 何东健
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2023/1/13