结合超高密度石墨烯、纳米氧化物半导体、光子晶体等新型敏感材料，采用二维平面内对称的纳米柱、纳米环以及特殊微腔等纳米结构，构建新型微纳光电传感器件，获得更高的灵敏度和更低的检测极限。

随着微电子工艺的快速发展，带动传感器领域的研究逐渐走向集成化和微型化方向发展，结合实验室成员的研究方向在以下几个方向上对先进测量理论方法与集成化微纳米传感芯片技术进行深入研究：（1）基于纳米环和纳米柱结构的透射-反射高效分光微器件，（2）基于纳米氧化物半导体薄膜的小型化气体传感器件，（3）基于回音壁模式共振微腔的生化传感器研究等。

该研究方向获国家自然基金重点项目2项，国家重点研发计划项目2项，获得省自然科学二等奖1项、中国分析测试学会科技二等奖1项，发表高水平SCI论文70篇，授权国家发明专利14项。

代表性研究成果：

（1）基于纳米环和纳米柱结构的透射-反射高效分光微器件

采用二维平面内对称的纳米结构，实现透射型和反射型滤光器件制备，使单个元素具有分光功能，得到了超小像素和超高像素密度，打破了传统滤光器对入射光的偏振选择要求。通过使用固定圆环阵列的周期而只改变圆环孔径大小的方法来实现调节传输型共振并达到滤波的效果。同时，控制圆环阵列的周期使其足够大，从而使得平面型共振峰位于近红外波段，以避免对处于可见光波段的传输型共振模式形成干扰，最终实现滤光效果。在实验中，通过使用周期固定为1200nm而孔径大小从10到180nm（以10nm递增）的同轴圆环结构，实现了把一束宽带的白光源分成不同颜色的单色光。实验结果表明，该方法解决了天线凹槽和一维层堆光栅型滤光器都普遍存在的偏振敏感性问题，使得类似滤光器件的应用范围更广，更能适应非偏振的自然光。通过有限时域差分法分析得到的理论计算结果和实验结果相匹配，实验现象得到了很好的理论支持和解释。

（2）基于纳米氧化物半导体薄膜的小型化气体传感器件

研究团队通过湿化学方法在陶瓷管上原位生长了纯ZnO和Pd-ZnO纳米棒阵列，用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱分析了其结构和成分信息。结果发现，这些纳米棒的直径在50-200nm范围内是均匀的，掺杂钯没有改变形态和直径。此外，系统地研究了这些纳米棒阵列的气敏特性。传感测量结果表明，与纯ZnO纳米棒传感器相比，掺杂Pd可以明显降低传感器的工作温度。此外，掺杂1mol%Pd的ZnO纳米棒传感器对三甲胺的敏感性能显著提高，包括选择性好、响应时间短、重现性和稳定性好。同时，探讨了钯掺杂氧化锌纳米棒的增强传感机理。本研究提供了一种简便易行的原位传感器件合成路线，可为其它金属氧化物传感器件的合成提供参考。此外，还设计并制备了掺钯氧化锌纳米棒阵列，在高性能三甲胺传感方面具有潜在的应用前景。

（3）基于回音壁模式共振微腔的生化传感器研究

本研究团队设计并制作了不同结构和材质的多种新型回音壁模式共振微腔，如细颈微球腔、单柄微气泡腔、级联型聚合物微瓶腔等，满足了不同应用场合下对共振腔Q值、共振谱FSR、传感灵敏度等性能指标的要求，为实现高分辨力、低检测限的DNA、蛋白质、病毒、癌变细胞等生化检测提供基础。