ハイブリッド金属誘電率の連続体の準拘束状態によって力を与えられる高感度光学センサー

光と物質の相互作用を強化することは、光学センサーの領域で重要な必要条件です。高品質の要因（Q因子）を所有している連続体（BICS）の結合状態は、検出アプリケーションに大きな利点を示しています。最近の理論は、ハイブリッド金属誘電構造を使用してBICの能力を解明し、高いQ因子と高感度を実現しています。ただし、このようなハイブリッドシステムにおけるセンシングパフォーマンスの実験的検証は、曖昧なままです。この研究では、金属誘導体のメタサーフェスで2つの対称性保護された準BICモードを提案します。我々の結果は、光の通常の発生率の下で、誘電体が支配する準ビックモードが412の高いQ係数と、492.7 nm/riu（屈折率ユニット）と図の高いバルク感度でのセンシングパフォーマンスを達成できることを示しています。266.3 RIU-1のメリット（FOM）、一方、金属が支配する準ビックモードは、ビオチン - ストレプトアビジンバイオアッセイでより強い表面親和性を示します。これらの調査結果は、高感度バイオセンシングプラットフォームのパラダイムを表すメタサーフェイスベースのセンサーを実装するための有望なアプローチを提供します。

Enhancing light-matter interaction is a key requisite in the realm of optical sensors. Bound states in the continuum (BICs), possessing high quality factors (Q factors), have shown great advantages in sensing applications. Recent theories elucidate the ability of BICs with hybrid metal-dielectric architectures to achieve high Q factors and high sensitivities. However, the experimental validation of the sensing performance in such hybrid systems remains equivocal. In this study, we propose two symmetry-protected quasi-BIC modes in a metal-dielectric metasurface. Our results demonstrate that, under the normal incidence of light, the quasi-BIC mode dominated by dielectric can achieve a high Q factor of 412 and a sensing performance with a high bulk sensitivity of 492.7 nm/RIU (refractive index unit) and a figure of merit (FOM) of 266.3 RIU-1, while the quasi-BIC mode dominated by metal exhibits a stronger surface affinity in the biotin-streptavidin bioassay. These findings offer a promising approach for implementing metasurface-based sensors, representing a paradigm for high-sensitivity biosensing platforms.