光学微腔以其高质量因子和紧凑模式体积而著称，在微激光器、对称性破缺系统、光学频率梳和光学传感等各个领域发挥着至关重要的作用。特别值得注意的是它们在生化传感中的应用，其中微腔增强了光子寿命并增加了光场的能量密度，促进了强大的光与物质相互作用，从而提高了灵敏度并降低了检测阈值。借鉴光学微腔的显着优势和生化传感的快速进展，本综述对基于光学微腔的生化传感器进行了详细研究，分为四个主要部分：传感机制、结构设计、尖端生化传感器和未来展望。该综述首先剖析了关键的微腔特征，并讨论了主要和值得注意的传感机制。这些机制包括模式转换/分裂/展宽、激光和增益增强、表面等离子体共振、荧光共振能量转移、光学频率梳光谱、光机械相互作用和特殊点，如机制部分所述。随后，我们深入研究了重要的光学微腔结构，包括法布里-珀罗结构、回音壁模式结构、光子晶体和片上微环谐振器，详细介绍了基础和功能微腔材料及其制造和功能化过程。特别关注功能化材料的制造方法。在器件部分，综述展示了生物大分子、细胞、固体颗粒、液体离子和气体分子检测方面的最新突破，从生物和化学角度提供了观点。最后，本文整合了当前的研究成果，概述了基于光学微腔的生化传感领域持续存在的挑战，并强调了新兴的发展趋势。
在过去的十年中，基于光学微腔的生化传感器取得了显着的进步。这些设备以其高质量因子、紧凑模式体积和强大的光-物质相互作用而闻名，已成为测量和检测外部物质引起的变化的多功能且强大的仪器。由于丰富的生化传感原理，以及材料和微/纳米制造技术的进步，光学微腔可以根据特定的生化环境进行定制，从而释放出广泛应用的巨大潜力。这些进步带来了传感灵敏度、检测限、响应时间和多组分选择性等关键性能指标的显着进步和突破性成就。然而，原理、结构和设备应用之间的分离构成了一个障碍，限制了原理提供的敏感增强与结构创新引入的特殊性能之间可能的协同作用。本综述重点介绍了下一代基于微腔的生物传感器设备的潜在研究方向、挑战和机遇，旨在激发该领域的进一步研究。未来探索的重点领域包括： 1. 活性微腔; 2. 界面模式调控与界面结合放大工程; 3.无标记分子指纹图谱开发; 4、多腔系统、级联、阵列集成; 5. 片上微腔的功能化和优化; 6. 将传感应用扩展到更广泛的频谱范围; 7. 研究分子动力学和细胞进化; 8. 开发稳定、小型化和可批量生产的微腔。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！
