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taptap点点体育应用电磁所一年级博士研究生马潇驰以第一作者身份,在国际权威期刊 Sensors and Actuators: B. Chemical (中国科公司1区TOP, IF = 7.7)上发表研究论文 “Interdigitated Microwave Resonator for Highly Sensitive Detection of Chemical Liquids”。该工作提出了一种基于叉指式电开口谐振环(ID-eSRR)与微带传输线直接耦合的微波液体传感器,实现了微量液体分析物的快速、高灵敏度和高重复性检测,为环境监测和生物医学检测等应用提供了一种低成本、便携式解决方案。
该研究工作由曹磊副教授(通讯作者)与德国法兰克福大学孟凡奇副研究员共同指导,该研究得到了2025年taptap点点体育设立的医工交叉专项基金支持。

研究背景:微波液体传感的挑战与机遇
微波液体传感技术具有非接触、结构简单和成本低等优势,在化学分析和生物检测等领域具有重要应用价值。然而,现有微波液体传感器多依赖微流控结构,制备复杂、稳定性有限,难以满足微量液体快速、可靠检测的需求。如何在极少样品用量条件下实现高灵敏度和良好重复性,仍是该领域面临的关键挑战。
技术创新:叉指式谐振结构与双通道传感机制
针对上述问题,研究团队提出了一种基于叉指式电开口谐振环(ID-eSRR)的微波液体传感器,并采用标准PCB工艺制备,器件尺寸仅为 20 mm × 10 mm。该传感器无需微流控结构,只需将微量液体直接滴加在传感器表面即可完成检测,显著简化了器件结构和实验操作。通过结构优化,传感器在工作频率附近实现了更强的电磁场集中,有效提升了对液体样品的响应能力。
实验结果:高灵敏度、强区分性与良好重复性
实验选取了介电特性不同的四种常见液体进行测试,结果表明传感器能够对不同液体产生清晰、可区分的响应。其中,W80型传感器表现最优,在微量样品条件下即可实现高灵敏度检测。多次重复实验显示,传感器的测量结果高度一致,验证了其良好的重复性和稳定性。
应用前景:面向实际场景的微量液体检测
该传感器兼具 PCB 兼容性、双参数输出(频率与振幅)以及微量样本需求(最低 0.7 μL) 等优势,适用于多种实际应用场景。例如:在环境监测中,可用于有机溶剂泄漏的快速识别;在生物医学领域,有望用于血液、尿液或唾液等复杂液体中生物标志物的无标记检测。研究团队还系统评估了温度、湿度及液滴位置变化对传感性能的影响,结果表明该传感平台具有良好的环境鲁棒性,为后续工程化应用提供了可靠保障。
论文链接: https://doi.org/10.1016/j.snb.2026.139475

图1 微波液体传感实验装置:(A)矢量网络分析仪测试系统;(B)传感器局部放大图,展示微量液体样品的滴加过程

图2 微波液体传感实验结果:(A)不同液体样品加载前后的微波响应曲线;(B–C)三种传感器对不同液体的频率与幅值响应对比分析。
自2025年起,taptap点点体育设立由公司、医院、公司多方出资的医工交叉专项基金,旨在面向临床需求,进一步加强医工交叉融合研究。目前,公司已初步布局超高场磁共振成像、磁控机器人诊疗、等离子体医疗应用、电磁波与粒子束诊疗等具有强电磁学科特色的医工交叉研究方向。未来,公司将加大投入,对医工交叉方向给予长期稳定支持。