2014年，我们构建了 世界上最灵敏的光学器件 ，能够在不改变化学性质的情况下检测单个分子（1）。该平台基于光学微腔，即直径约100微米、用作光学传感器的玻璃微球。在微球中激发光学共振，即所谓的回音壁模式（WGM），用于生物分子的无标记检测（2, 3）。这些微球传感器被用于检测单个 DNA 分子及其相互作用动力学（1）。

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2015至2016年间，我们进一步改进了这些光学传感器，提高了检测限和时间分辨率。这些传感器先进的实验能力促成了多项开创性成果的发表，涉及 单个原子离子的传感 （溶液中）（4）、对各种 单分子表面反应 （从低亲和力到高亲和力）的检测（5），以及用于无标记单分子研究的前所未有的纳秒时间分辨率（6）。这些成果巩固了我们的光学技术作为 无标记单分子研究最灵敏的工具之一的地位。它们确立了一种能够检测和分析 单个生物分子复杂动力学的生物传感器技术。在最近的工作中，我们展示了这种能力，并实现了 首个无标记光学技术 能够在单分子水平上观察酶的相互作用及相关的 构象变化 (7).

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我们微型光学传感器的未来发展蓝图见于最近的一份路线图（8）。总之，我们的光学传感器可以帮助我们理解身体在纳米尺度上是如何运作的：在这一尺度上，酶等单个生物分子扮演着纳米机器的角色，蛋白质的各个部分如同发动机的活塞一样运动。无需标记，我们的传感器将提供一种 通用工具，用于 持续不断地 探索单个蛋白质的结构动力学和形状变化。 此外，我们的光学器件还能够利用生物纳米世界极高的速度、选择性和特异性。随着已在研发中的进一步技术进步，我们的传感器将为 纳米尺度计量学树立基准。具有极限灵敏度的传感器将为以下研究提供工具： 揭示纳米尺度上全新的物理现象.

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在第二条研究路线中，我们建立了二维 光子晶体结构实验。这些结构可以提供非常适合 片上生物传感应用的光学传感器件。在光子晶体中，光被限制在人工设计的缺陷腔中，或通过 安德森局域化（Anderson Localization） 实现——正如我们在先前的研究中所发现的那样。最近，我们致力于利用安德森局域化以及偏振定制光束的自由空间耦合，建立光子晶体生物传感平台。借助这样的平台，我们实现了各种 片上单分子生物传感应用。

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