奇異點增強型傳感平臺或可超高靈敏度檢測

日前，美國圣路易斯華盛頓大學科研團隊在學術期刊《科學進展》上發表成果，開發出奇異點增強型傳感平臺，克服了傳統方法的局限性，實現對環境擾動的超高靈敏度檢測。

光學傳感器在引力波探測、生物醫學成像和結構健康監測等領域發揮著重要作用，其利用光學相位變化來監測包括化學生物標志物和溫度等等在內的環境特性的變化，提高靈敏度對于檢測微弱信號具有重要意義。

奇異點是系統中可能發生異常光學現象的特定條件，具有一些獨特的性質，由于對環境擾動具有顯著響應，它們為先進傳感器提供了巨大潛力。然而，實現奇異點的嚴格物理要求限制了光學傳感器的廣泛應用。

美國科研團隊開發的奇異點增強型傳感平臺，具有與奇異點控制單元分離的插件式外部傳感器，即僅通過調整控制單元實現奇異點，無需修改傳感器。該配置將光學相位變化轉換并放大為可量化的光譜特征，并通過分離傳感和控制功能，擴展了奇異點增強對各種常規傳感器的適用性，有望在各種應用中實現超高靈敏度傳感。

在對系統噪聲的微弱擾動的檢測試驗中，奇異點增強型傳感平臺的檢測極限比傳統傳感器降低了6倍，具備超高靈敏度。

該科研團隊表示，這項工作建立了一個通用的平臺，可以將物理上分離的奇異點控制單元應用于不同的相位相關結構，而無需對傳感器進行復雜修改，為奇異點增強配置應用于廣泛的傳統傳感器掃清了道路，可應用于環形諧振器、熱傳感器和磁傳感器，以及拾取振動或檢測生物標志物擾動的傳感器等，大大提高了傳感器的檢測極限，未來將推廣到更廣泛的應用領域，尤其是醫學領域中增強磁感應的工作。

“目前，磁共振成像需要占用整個房間，并且準確的溫度控制。如果能將新的傳感器平臺應用于增強磁感應，便攜式床邊核磁共振將指日可待。”團隊成員表示。