自旋太赫兹源发展及其在生物医学的应用前景分析

杨 晴，田祺云，李 竞，聂天晓,2，王海宇,3， 寻璐璐，黄 炎，张 帆,4，许 涌,4， 温良恭,5，吴晓君，赵巍胜,2,4,5

(1.北京航空航天大学集成电路科学与工程学院 费尔北京研究院 空天信自旋电子工业和信息化部重点实验室，北京 100191) (2.北京航空航天大学 杭州创新研究院，浙江 杭州 310023) (3.北京航空航天大学高等理工学院，北京 100191) (4.北京航空航天大学 合肥创新研究院，安徽 合肥 230012) (5.北京航空航天大学 青岛研究院 北航歌尔微电子创新技术研究院，山东 青岛 266000) (6.北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100191)

1 前 言

分布于世界各个生物医学实验室中的生物医学诊断平台至今已运行超50年，它是各地环境污染等级、物种伤害风险等信息的主要来源[1-5]。传统的生物医学诊断和生物检测的方式主要为异地送检，其处理程序复杂、反馈缓慢的特点已无法满足当代社会对生物检测信息时效性的需求。随着生物传感器等技术的发展，社会各界对及时检验(point-of-care testing, POCT)的需求越来越强烈。基于POCT的诊断系统要求检测手段具有非接触、灵敏度高和非侵入等特点。近年来，太赫兹(terahertz，THz)波由于光子能量低(4.14 meV)[6]，且不会对生物组织造成有害电离，因此逐渐被应用于生物检测和生物传感器开发领域。

THz是指频率从0.1到10 THz的电磁波，位于微波与红外波之间。其所处的频段既是光子学向电子学的过渡，也囊括了许多大分子的转动和振动频率。特殊的频谱位置赋予了THz兼具微波和光波性质的优势，传输速率高、容量大、安全性强及穿透性高的特点，使THz在生物医学检测、国防安全等领域备受瞩目，成为21世纪全球必争的前沿技术。……