近日，电子信息学院、量子科技研究院王岩副研究员课题组在国际顶级期刊《Nature Communications》（中国科学院一区TOP，IF=15.7）上发表题名为“Liquid photonic-molecule microlasers for ultrasensitive biosensing”（用于超灵敏生物传感的液态光子分子微激光器）的高水平研究论文。论文第一作者为王岩副研究员，第二作者为2023级硕士研究生胡玉昊，郑州轻工业大学为第一署名单位。
液滴微激光器因具有良好的可重构性、对环境刺激高度敏感以及无标记检测等优势，在生物光子学领域展现出重要应用前景。然而，传统液滴微激光器普遍存在光谱纯度不足、激光阈值较高、灵敏度与检测限受限等问题。为此，本研究首次提出“液态光子分子”（Liquid Photonic Molecule, LPM）概念，通过将两个尺寸略异的染料掺杂油滴在水环境中光学耦合，构建了一种新型液滴微激光器。研究表明，借助光谱游标效应对非重叠共振模式进行有效抑制，该器件实现了阈值低至约610 nJ/mm²的单模激光输出。利用光异构化策略，实现了单模光谱的动态调谐，光谱灵敏度较传统单液滴体系提升近10倍。更重要的是，该研究建立了一种基于激光模式强度比的自参考检测新机制，将生物分子检测限推进至30 aM，检测动态范围覆盖9个数量级。与常规单液滴方案相比，两项检测指标提升超3个数量级。该研究在微腔光子器件与光流体生物传感之间搭建了新的研究桥梁，也为液滴光力学、杂化液滴超表面以及非厄米液滴光子学等方向的拓展提供了新思路。
本研究成果得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金、量子科技创新团队的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-69840-z