奇异点增强型传感平台或可超高灵敏度检测

日前，美国圣路易斯华盛顿大学科研团队在学术期刊《科学进展》上发表成果，开发出奇异点增强型传感平台，克服了传统方法的局限性，实现对环境扰动的超高灵敏度检测。

光学传感器在引力波探测、生物医学成像和结构健康监测等领域发挥着重要作用，其利用光学相位变化来监测包括化学生物标志物和温度等等在内的环境特性的变化，提高灵敏度对于检测微弱信号具有重要意义。

奇异点是系统中可能发生异常光学现象的特定条件，具有一些独特的性质，由于对环境扰动具有显著响应，它们为先进传感器提供了巨大潜力。然而，实现奇异点的严格物理要求限制了光学传感器的广泛应用。

美国科研团队开发的奇异点增强型传感平台，具有与奇异点控制单元分离的插件式外部传感器，即仅通过调整控制单元实现奇异点，无需修改传感器。该配置将光学相位变化转换并放大为可量化的光谱特征，并通过分离传感和控制功能，扩展了奇异点增强对各种常规传感器的适用性，有望在各种应用中实现超高灵敏度传感。

在对系统噪声的微弱扰动的检测试验中，奇异点增强型传感平台的检测极限比传统传感器降低了6倍，具备超高灵敏度。

该科研团队表示，这项工作建立了一个通用的平台，可以将物理上分离的奇异点控制单元应用于不同的相位相关结构，而无需对传感器进行复杂修改，为奇异点增强配置应用于广泛的传统传感器扫清了道路，可应用于环形谐振器、热传感器和磁传感器，以及拾取振动或检测生物标志物扰动的传感器等，大大提高了传感器的检测极限，未来将推广到更广泛的应用领域，尤其是医学领域中增强磁感应的工作。

“目前，磁共振成像需要占用整个房间，并且准确的温度控制。如果能将新的传感器平台应用于增强磁感应，便携式床边核磁共振将指日可待。”团队成员表示。