石墨烯等離子超介質(zhì)可使藥檢達(dá)單分子水平

時(shí)間：2013-1-15閱讀：295

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月14日（北京時(shí)間）報(bào)道，一個(gè)由英國曼徹斯特大學(xué)和法國艾克斯—馬賽大學(xué)人員組成的研究小組，開發(fā)出一種新型的等離子超介質(zhì)探測(cè)設(shè)備，利用了奇點(diǎn)光學(xué)中超常相位拓?fù)涞男再|(zhì)，能通過簡單的光學(xué)系統(tǒng)就看到單個(gè)分子，并在幾分鐘內(nèi)分析出它的成分，藥物檢測(cè)度提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)，可用于人體藥檢、機(jī)場(chǎng)安檢、爆炸物探測(cè)等。相關(guān)論文發(fā)表在zui近出版的《自然—材料》上。

“該設(shè)備的總體設(shè)想是要通過一種簡單的光學(xué)系統(tǒng)，如顯微鏡，來看到單個(gè)分子，真實(shí)地看到它們。”領(lǐng)導(dǎo)該研究的薩沙·格里喬科說。他提出了一種新的傳感設(shè)備：一種具有黑暗拓?fù)湫缘娜嗽觳牧?。這種設(shè)備極其靈敏，而其靈敏性是來自它的光相位拓?fù)湫阅?，即使附著一個(gè)小分子也能引起反應(yīng)。

奇點(diǎn)相位的超常性質(zhì)是研究許多重要物理現(xiàn)象的關(guān)鍵，通過控制光相位，人們能造出“扭曲的”光子流，如光渦流結(jié)；打斷相位使之分離，就會(huì)產(chǎn)生奇點(diǎn)光場(chǎng)。而等離子超介質(zhì)經(jīng)過恰當(dāng)設(shè)計(jì)就會(huì)顯出一種拓?fù)湫?，從而在其附近產(chǎn)生突然的相位改變。利用這一性質(zhì)能造出一種等離子共振傳感器，從根本上提高探測(cè)的靈敏度。

為了測(cè)試該設(shè)備，研究人員給一種等離子超介質(zhì)涂了一層石墨烯，然后將氫氣導(dǎo)入石墨烯上面，利用可逆的石墨烯氫化反應(yīng)來測(cè)試其靈敏度。“石墨烯是用于檢測(cè)分子靈敏性的*材料之一，可以很容易地把氫分子以可控的方式附著在上面。”格里喬科說，他們證明了該設(shè)備能探測(cè)到單個(gè)生物分子水平。通過驗(yàn)血可以檢測(cè)人體內(nèi)的毒素或藥物，幾分鐘就能出結(jié)果，度比現(xiàn)有設(shè)備高出3個(gè)數(shù)量級(jí)。

研究人員指出，這一概念性論證結(jié)果提供了一種更簡單的、可升級(jí)的單分子免標(biāo)記生物感測(cè)技術(shù)，使藥物檢測(cè)更加快捷，可用于檢查運(yùn)動(dòng)員是否服用了違禁藥物以及機(jī)場(chǎng)或機(jī)密要地的安檢，預(yù)防恐怖分子藏匿爆炸物、不法商販走私藥物等，還可能探測(cè)人們感染了哪種病毒。

格里喬科說，奇點(diǎn)光學(xué)是一門新興學(xué)科，研究的是光在超常相位的性質(zhì)，他們的成果顯示了這一學(xué)科在實(shí)際應(yīng)用方面的巨大價(jià)值。這只是個(gè)開始，它可能對(duì)藥物與病毒探測(cè)、安全檢查等產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

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