이성질체에서 분자 거동을 모니터링하고 구별하는 일은 화학 조성이 유사하여 생기는 장기적인 과제로 남아 있으며, 그럼에도 기능적으로는 결정적인 차이가 존재한다. 연구 분야에서의 분자 설계/구조 분석에 대한 꾸준한 요구와 산업 분야에서의 반응/품질 관리라는 필요성 때문에, 이성질체 쌍의 식별은 필수적이다. 그러나 핵자기공명 및 질량분석을 포함한 기존의 분석 기법들은 파괴적 과정이 필요하거나 대량의 시료 부피를 요구하여, 접근성이 제한된 온칩(on-chip) 또는 간단한 분석에의 적용성이 제한된다. 본 연구에서는 온칩에서 비파괴적으로 작동하며, 이성질체의 ‘구성(constitutional)’을 감별할 수 있을 뿐 아니라, 인터페이스 분자 거동을 나노그램(nanogram) 스케일의 검출 한계로 모니터링할 수 있는 그래핀-통합 테라헤르츠(THz) 메타표면 플랫폼을 제안한다. 메타표면의 나노슬릿 캐비티 어레이에 그래핀 층을 덮어줌으로써, 부유(floated) 그래핀 단일층을 극한의 테라헤르츠 전기장 구속(extreme terahertz field confinement)의 도움 아래 능동 프로빙 패드로 활용할 수 있다. 그래핀 표면의 계면 상태에 대한 높은 감도를 바탕으로, 서로 다른 전자적 성질을 갖는 구성 이성질체는 그래핀-분석물(graphene-analyte) 상호작용 속도와 그래핀 전도도의 변화를 통해 모두 포괄적으로 구별된다. 제안된 플랫폼은 6 mm 정사각형의 소형 메타표면 내부에 20 μL 미만의 시료 용액을 사용하여 구현한 원샷(one-shot) 공정을 통해, 라벨-프리 이성질체 감별 및 계면 상호작용 모니터링을 제공한다. 이러한 구성은 비파괴 방식으로 광학 분석뿐 아니라 전기적 측정과의 호환성도 제공하므로, 분자 이성질체의 특성 규명 및 거동 추적에 대한 유망한 잠재력을 갖는다.

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