新型传感器借助声波实现纳米级检测
现代成像系统的核心组件通常是传感器，无论是由像素构成的电子图像传感器，还是传统的35毫米胶片。然而，当目标物体的尺寸缩小到微米甚至纳米级别时，传统传感器的分辨率与灵敏度往往难以满足需求，这成为光学成像领域的一大挑战。
东北大学的研究团队在传感器技术方面取得关键进展，开发出一种无需缩小传感器尺寸，便可检测单个蛋白质或癌细胞的技术。该方法结合导波与拓扑界面态，实现了极高的空间分辨率与测量精度。
该装置体积小巧，仅相当于一枚皮带扣，却具备在纳米尺度操作的能力，为量子计算、生物传感及精准医疗等前沿领域提供了新的研究工具。
挑战传统成像限制
传统方法中，如果目标物体微小，成像设备本身也需微型化，而这一过程往往伴随着图像质量的下降。对此，东北大学电子与计算机工程系副教授克里斯蒂安·卡塞拉表示，设备尺寸的缩小带来了诸多技术瓶颈。
作为微机电系统（MEMS）领域的专家，卡塞拉长期研究在亚微米尺度运行的机电装置。他提出一个关键问题：如何在不缩减像素尺寸的前提下，获得等效于小像素的成像效果？
这一问题促使他与凝聚态物理专家马可·科兰杰洛展开合作。两人与电子与计算机工程系助理教授悉达多·戈什共同在东北大学EXP大楼的实验室中推进这一项目。
科兰杰洛的研究聚焦于固态材料在原子尺度上的行为，他的专长为团队提供了关键的理论支持。研究中，他们利用拓扑界面态，将声波能量集中于纳米级区域，从而在不牺牲性能的前提下实现高精度检测。
卡塞拉表示，这种技术具有广泛的应用前景，尤其是在量子信息处理与生物医学工程领域。
开启传感新纪元
研究人员将该设备命名为拓扑导波声波传感器。在初步实验中，他们成功检测到直径仅为5微米的低功率红外激光信号，这相当于人类头发丝厚度的十分之一。
“我们实现了对微弱激发信号和高度局部化参数的探测。”科兰杰洛表示。他指出，这一成果不仅验证了概念可行性，还为新的物理机制研究打开了大门。
戈什则强调，这项技术突破了传统传感器随尺寸缩小性能下降的限制，利用创新的物理原理提供了替代方案。
两位学者相互致谢：科兰杰洛称赞卡塞拉在项目中的领导作用，而卡塞拉则指出，项目得以开展得益于科兰杰洛的资助支持。
“我们有理由相信，未来十年内，这项技术将继续发展并拓展其应用边界。”卡塞拉总结道。
内容由 Northeastern University 提供