近日，西安交通大学电信学部信通学院徐开达课题组与中物院微系统与太赫兹研究中心开展合作研究，利用柔性衬底与石墨烯材料设计了一款应用于农药浓度检测的太赫兹超构材料传感器。研究成果以《一款应用于农药传感与检测的柔性太赫兹超构材料传感器》（A Flexible Terahertz Metamaterial Sensor for Pesticide Sensing and Detection）为题发表于期刊ACS Applied Materials & Interfaces（IF=9.5）。

随着太赫兹技术的快速发展，出现了许多应用场景。太赫兹波具有高穿透性、非电离性、宽带和高分辨率等优点，被广泛用于无损检测、高速通信和无接触检测等。太赫兹传感器主要有以下几种类型：折射率传感器、生物传感器、农药传感器等。然而，大多数太赫兹传感器都不具备柔性，无法满足生物传感或农产品农药检测需求，因此柔性传感器的研究逐渐增多。并且更多的新型材料被引入太赫兹传感器领域，以提升传感器性能，其中石墨烯因其独特的电学和光学特性也被用于太赫兹传感器设计。石墨烯的费米能级可被电压、激光或化学物质影响，用于调节传感器特性。石墨烯既可替代传统超构材料传感器顶部的金属层，也可覆盖在传统超构材料传感器的上表面，以提高检测灵敏度。然而，现有石墨烯加载传感器仅限于低农药浓度检测，高浓度检测能力并不出色。

在最新的研究中，科研人员设计了一款超构材料传感器，其单元结构为螺旋形折线结构，并且经过紫外光刻技术的制备，得到了传感器样品。使用太赫兹时域光谱仪对传感器进行了测试，测试结果与仿真结果吻合度良好，表明传感器的两个谐振点出现在0.37 THz与1.13 THz。

研究人员测试了该超构材料传感器对于农药浓度的传感能力。在该研究中，采用了不同浓度的甲基-毒死蜱（C7H7Cl3NO3PS）农药的丙酮溶液。通过使用移液器将各种浓度的农药溶液滴加到传感器样品上表面，随后，使用太赫兹时域光谱仪测试其透射率。微量外部物质的存在会改变超构材料表面的介电环境，从而在表面产生增强的局部电场。这些变化表现为谐振峰的变化，使传感器能够高度灵敏地检测农药浓度。结果表明，峰值透射率甲基-毒死蜱溶液浓度之间存在较强的线性相关性。