近日，在庄松林院士的指导之下，太赫兹科学与技术创新团队提出了一种新颖的单像素可重构石墨烯超表面设计及其多功能应用。该研究成果以题为《单像素可重构石墨烯超表面支持的超宽带太赫兹指纹增强传感及反演模型》“Ultra-wideband terahertz fingerprint enhancement sensing and inversion model supported by single-pixel reconfigurable graphene metasurface”发表在《PhotoniX》上（中科院一区，影响因子16.5）。第一作者为刘炳伟博士，通讯作者为彭滟教授，朱亦鸣教授，常胜江教授。
基于超表面的分子指纹传感技术在生物医学领域具有重要的研究与应用价值。然而，在太赫兹波段内，现有基于多像素或角度复用的超表面设计通常需要更多的进样量或具有更窄的调谐带宽。近日，来自上海理工大学光电学院的彭滟小组首次提出一种新颖的单像素可重构石墨烯超表面设计，其兼具同步与异步电压调谐功能。基于同步电压调谐，该超表面可在单像素化检索方案下实现对多种痕量分子的超宽带(～1.5 THz)增强太赫兹指纹检测，以及对手性药物光学异构体的准确鉴别，其检测极限≤0.64 μg/mm2。基于异步电压调谐，该超表面可在宽带范围内实现电磁诱导透明(EIT)共振的动态裁剪、重构及自由慢光调制。此外，该研究中还开发了一种通用的超表面指纹光谱反演模型，首次解决了该类器件在宽频谱范围内检索分子指纹时的信号畸变问题，并具有Rmax2≥0.99的理想指纹还原性能。
该工作将有助于开发具有便捷性、超宽带、低进样量、高分辨率等特征的痕量分子指纹增强传感平台，并且在空间光调制器、光通信网络及高速太赫兹成像领域具有重要的应用前景。
图1。所提出的可重构石墨烯超表面的设计概念。(a) 石墨烯超表面设计示意图，石墨烯的费米能级可通过双路电压调谐来控制，从而在宽带范围(0.5~2.0THz)内实现超表面的多功能复用。(b) 晶格的几何参数。(c) 设备体系结构的可视化。