近日，课题组和郑州大学第一附属医院合作在基于异质结光电探测器的人体健康监测领域取得积极进展。相关成果以题为“Self-Powered WSe₂/Si vdW heterojunction photodiode with high carrier collection efficiency for non-invasive multimodal biosensing applications”的论文发表在物理类一区期刊《ACS Photonics》上。吴翟教授和郑州大学第一附属医院何龙副教授为共同通讯作者。

对血压和血糖这两个临床关键生理参数的精准监测，是预防和管理慢性疾病（特别是心血管疾病和糖尿病）的核心环节。传统的有创检测技术（如动脉穿刺和指尖采血）虽精度较高，但存在感染风险、成本高昂且无法实现连续监测等固有局限。同样，基于机械闭塞原理的袖带式血压计等无创替代方案，在患者舒适度和连续监测能力方面存在明显不足。

图1 用于多模态生理无创检测的WSe₂/Si范德华异质结传感器

在本项工作中，研究人员成功制备了一种II型能带对齐的WSe₂/Si范德华异质结光电容积脉搏波传感器，并采用了优化的金网电极结构，实现了高载流子收集效率。该器件在近红外区域展现出卓越性能：探测率高达3.65×10¹³ Jones，响应度达494 mA/W，响应时间快至2.8/4.5 μs。其高性能特性实现了对血糖的高灵敏度无创检测，检测灵敏度达6.94 μA/mmol·L^-1。研究人员通过开发的机器学习算法进一步提升了血糖检测精度，均方根误差低至0.52 mmol/L。此外，该传感器还能准确实现呼吸频率、心率和血压的动态监测，凸显了其在健康监测应用中的多功能性。本研究为设计用于实时连续无创健康监测的新型高精度可穿戴式传感器提供了一条可行路径。

该工作得到了国家自然科学基金和河南省自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsphotonics.5c02275