据麦姆斯咨询报道，英国伦敦玛丽女王大学电子工程与计算机科学学院电子学中心（天线与电磁学研究小组）太赫兹实验室负责人Sae June Park博士，正与利兹大学水研究中心和国家物理实验室合作开发用于检测水生环境中微塑料的新型传感器。这种创新的传感器采用了未来通信技术，即太赫兹超构表面（metasurfaces），为实时监测微塑料污染提供了一种更快、更灵敏、更具革命性的方法。
从1微米到5毫米不等的微小塑料碎片，已成为全球普遍的环境问题之一。这些微塑料污染了我们的河流、湖泊和海洋，可能会影响生态系统，甚至人类健康。最近的研究发现，甚至在未出生婴儿的胎盘中已经发现了微塑料，凸显了这种污染的惊人程度。
现有监测微塑料的方法，例如傅立叶变换红外光谱法和拉曼光谱法，都是劳动密集型耗时方法。它们需要进行密度分离等预处理步骤，这可能需要数小时甚至数天的时间。此外，这些技术在实时检测较小尺寸的塑料颗粒方面也存在局限性。
“这项研究中令人兴奋的是，利用太赫兹超构表面（图案化的人工结构）可以让我们按照自己的意愿定制微塑料传感器的特性。通过调整太赫兹超构表面的几何形状，我们可以设计出一种能像音叉一样在特定太赫兹频率下产生共振的超构表面。当环境发生变化时，比如出现微塑料，就会破坏这种共振。”Park博士解释说，“通过测量这些微小的频率变化，我们不仅可以探测到微塑料，甚至还可以计算出它们的大小和数量，所有这些都具有很高的灵敏度。”
（a）用于在水环境中检测微塑料的表面功能化太赫兹超构表面示意图；（b）微塑料通过传感器之前（左）和之后（右），可以清晰地看到微塑料在传感区被选择性的捕获；（c）微塑料实时检测。
Park博士解释称：“这种太赫兹传感器之所以如此令人期待，主要有以下几点。首先，它完全是非侵入性的，下一版的传感器将不需要在样品上做任何标记或使用任何化学物质，这对环境非常有利，而且对用户也很友好。其次，它具有实时监测的潜力，因此我们有望在实际环境中实时检测微塑料。最后，由于这种传感器结构紧凑，而且能进行实时分析，它甚至可以集成到工厂生产线中，比如用于监测瓶装水的质量。”
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《光学和射频领域的超构材料和超构表面-2024版》
