近日，深圳北理莫斯科大学工程系沈梦琪研究团队，在光学顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》（IF=10）上发表了题为《Phase‐Retrieved High‐Throughput Multi‐Channel Simultaneous Surface Plasmon Resonance Detection》的研究论文。沈梦琪为第一作者，深圳北理莫斯科大学为第一单位。

表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）是一种能够实现生物分子相互作用的实时、无标记监测的高灵敏度光学传感技术，凭借其独特优势，已被广泛应用于生物医学、环境监测与食品安全等领域。SPR传感通过检测生物分子结合引起的共振条件变化，实现对分子相互作用事件的直接光学读出。随着生物研究与临床诊断复杂度的不断提升，对传感技术提出了更高要求，不仅要具备更高的灵敏度与检测微弱分子相互作用的能力，还需具备更高的通量与并行检测能力，以实现高密度的信息获取。

本研究构建并实验验证了一种高灵敏度、高动态范围与超高通量的相位型SPR传感系统。该系统将基于物镜耦合的光学结构与旋转型ptychography相位恢复算法（r-ePIE）相结合，提出了一条突破高通量相位型SPR发展瓶颈的可行路线，有效克服了以往系统中存在的光学结构复杂、对准要求高、棱镜设计导致的通量受限以及对噪声与环境漂移敏感等问题。r-ePIE算法在多数情况下仅需两幅输入图像即可实现高精度相位重建，显著降低了计算量，同时对环境扰动与光学像差具有较强的鲁棒性。通过引入伪随机相位掩模，系统实现了高动态范围与高通量的相位信息提取。实验制备了一个三阶高度台阶样品（线宽23.7 μm，高度范围0–28 nm），重建得到的厚度与表面轮廓仪测量结果高度一致，验证了系统的精度与可靠性。在性能测试中，系统在SPR传播方向与垂直SPR传播方向上分别实现了14.23 μm与9.50 μm的最小检测间距，单次测量灵敏度达到4.90 × 10⁻⁶ RIU，实现了目前SPR传感领域中最高通量密度的检测阵列。该结果已达到由SPR面内传播长度所限定的多通道检测本征极限，且不再受制于系统设计与结构约束。与传统的强度型或干涉型SPR方法相比，本系统在稳定性、精度与工程可行性方面均表现出显著优势，实现了通量密度提升约两个数量级的重大突破，为新一代高通量SPR传感技术的发展奠定了基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/lpor.202501627