太赫兹波光子能量低、穿透性好、不会产生有害的电离辐射,所以其安全性较高,且对许多生物大分子具有特殊的指纹谱,这些特性使得太赫兹波成为生物医学检测领域的一个研究热点。而超材料的迅速发展,解决了不同频段上对电磁波的调控需要,为研制高性能的太赫兹功能器件提供了新的技术手段,使太赫兹技术在生物医学领域的应用研究实现了突破性进展。本文主要开展多谐振峰太赫兹超材料吸收体的机理研究及其在痕量生物分子浓度检测方面的传感应用研究,主要内容如下:1.设计了三谐振峰太赫兹超材料吸收体:该吸收体的单元结构由金属超表面、聚酰亚胺（PI）介质层和金属底板构成。其中,金属超表面包含内外两个对称的多开口环和两根位于内环中央的金属短棒。用时域有限积分法对吸收体的传感性能进行了仿真,并对三个吸收峰的产生机理进行了分析。结果表明,三个窄带谐振吸收峰处的吸收率分别为93.92%、99.95%和99.91%。当吸收体表面覆盖分析物时,三个谐振吸收峰的传感灵敏度分别为71.5、121和190.3GHz/RIU（RIU:refractive index unit）,而且各谐振峰的频移量、频移量平均值都与分析物的折射率呈线性关系。2.设计并制备了四谐振峰太赫兹超材料吸收体:吸收体表面结构由具有不同开口间隙的金属棒组成,通过仿真对吸收体的传感性能及四个吸收峰的产生机理进行了分析。仿真结果表明,该吸收体在0.3～1.5 THz范围内具有四个谐振吸收峰,灵敏度分别为98.4、130.8、172.8和284.4 GHz/RIU。采用微纳加工工艺制备出了吸收体样片,并对样片进行测试,测试结果表明,在0.3～1.5 THz范围内具有四个谐振吸收峰,与仿真结果基本一致。3.研究基于四谐振峰太赫兹超材料吸收体样片进行痕量生物分子的浓度检测实验。实验中,以CD147抗体、CA125抗体、CA199抗体等三种肿瘤标志物为对象,进行浓度检测。结果表明,将三种抗体溶液的浓度分别从1 pg/m L增加到100 ng/m L时,两个高频谐振峰产生明显红移,其中高频峰f4对三种抗体分别频移了110 GHz、137 GHz以及153 GHz,吸收体对三种抗体浓度的检出限为1 pg/m L。实验结果还表明,基于该吸收体的传感器稳定性好,对生物分子浓度变化具有良好的线性度,这些特性在生物医学检测及疾病诊断领域具有潜在应用价值。本文研究成果,为痕量生物分子无标记检测提供了新思路和新技术。