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        光收縮裝置可檢測超微量物質(zhì)
        
			
        
				2020-02-27 15:09:08
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        加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的工程師已經(jīng)創(chuàng)造了基于光的技術(shù)，該技術(shù)可以檢測分子量比以前的分子小兩個數(shù)量級以上的生物物質(zhì)。通過制造一種在利用光奇收縮的同時利用被稱為特殊點(EP)的數(shù)學(xué)奇點的設(shè)備，可以實現(xiàn)這一進步。
        

        

        這項發(fā)表在《自然物理學(xué)》上的研究可能會導(dǎo)致超靈敏設(shè)備的開發(fā)，該設(shè)備可以快速檢測人血中的病原體，并大大減少患者從血液檢測中獲得結(jié)果所需的時間。
        

        勞倫斯·伯克利國家實驗室的電氣工程和計算機科學(xué)副教授兼系科學(xué)家BoubacarKanté說：“我們的目標(biāo)是克服光學(xué)設(shè)備的基本局限性，并發(fā)現(xiàn)可以使以前認為不可能或非常具有挑戰(zhàn)性的新物理原理。” ，當(dāng)時是圣地亞哥大學(xué)UC的電氣和計算機工程教授的職位。“我真正令我感到興奮的是，能夠以如此小的規(guī)模實現(xiàn)如此的奇異之處。其結(jié)果從根本上令人興奮，而且實際上很重要。”
        

        光的波長遠大于大多數(shù)生物相關(guān)物質(zhì)的大小。為了使光與這些小物質(zhì)強烈相互作用，必須減小其波長。
        

        研究人員使用了等離激元，它們是可以在金屬納米結(jié)構(gòu)中來回移動的小型電子波流體。
        

        該小組將兩個等離激元納米天線陣列彼此疊放在一起，每個陣列產(chǎn)生等離激元共振，以控制特定頻率的光波。然后，研究人員“耦合”了納米天線陣列，將這兩個波推到一起，直到它們最終以相同的頻率諧振，并且最關(guān)鍵的是，以相同的速率損失了能量，這一時刻被稱為例外點。這標(biāo)志著研究人員首次將EP用于等離子體激元。
        

        當(dāng)外部物質(zhì)與EP接觸并干擾同步的能量損失速率時，設(shè)備將以更高的靈敏度檢測到該物質(zhì)。
        

        “雖然已經(jīng)探索了許多方法來提高生物傳感器的靈敏度，但使用耦合等離子體納米天線陣列的EP來提高靈敏度是一種獨特的方法。它改變了信號與目標(biāo)濃度(或拷貝數(shù))之間的基本關(guān)系。與平方根方程的簡單線性關(guān)系，這是設(shè)計出色靈敏度的關(guān)鍵，”加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院的電氣和計算機工程教授，這項研究的合著者羅宇華說。
        

        該設(shè)備檢測到血液中的抗免疫球蛋白G，這是人類血液中對抗感染的最常見抗體，其分子量比使用等離子陣列的先前報道輕 267倍。
        

        坎特說，在原始設(shè)備上增加額外的等離子體陣列也可以進一步提高EP的靈敏度。
        
			

			
          
        
			
        
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