让大气中超细微粒无所遁形，便携传感器“大显身手”

近日，北京大学物理学院肖云峰研究员和龚旗煌院士带领的课题组，成功制备了基于纳米光纤阵列的全光传感器，新传感器的单颗粒粒径分辨率达到10纳米。

　　大气中超细颗粒物的检测有了低成本便携式利器。近日，北京大学物理学院肖云峰研究员和龚旗煌院士带领的课题组，成功制备了基于纳米光纤阵列的全光传感器，新传感器的单颗粒粒径分辨率达到10纳米。

　　颗粒物的高灵敏传感检测在环境监控、国jia安全和生化研究等方面具有重要意义。基于光学方法的传感技术具有非物理接触、易于操作且灵敏度高等优势，故而传统光纤传感器已在高灵敏检测领域“大显身手”。

　　肖云峰对科技日报记者解释：“学术界研究表明，当光纤直径减小至光波长量级时，光纤外部产生显著的倏逝场，其对周围环境的微弱变化极为敏感，因此，可利用颗粒物在倏逝场中的散射效应，实现对超细颗粒物的传感与尺寸分布测量。”

　　据肖云峰介绍，在新研究中，他们首先地计算了散射效率与散射体尺寸和光纤直径的关系，预测了纳米光纤传感器的*几何尺寸和探测极限;随后进行了高灵敏度的纳米光纤阵列的设计和制备，并通过优化光纤模式，实现了单个标准聚苯乙烯纳米颗粒的传感和测量，粒径分辨率达10纳米。

　　课题组利用这一传感器对2015年和2016年北京冬季大气细颗粒物进行了持续监测，直接获得了百纳米尺度细颗粒物的粒径分布信息及实时演化图，以此数据为基础计算得到的细颗粒物质量浓度数据与*公布的数据趋势符合良好，展示了此成果具有较高的应用价值。

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　　龚旗煌院士说：“与其他传感器相比，纳米光纤型传感不仅精度高，且成本低、操作简单、便于携带，可快速地检测出大气中的超细颗粒物，有望为环境保护和雾霾形成机理研究提供一种新的工具。”

　　这项成果发表在重要光学期刊《光：科学与应用》上，研究得到了国家自然科学基金委、科技部等的支持。