量子平臺(tái)讓分子“心跳”清晰可辨

美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新型量子平臺(tái)，猶如為分子振動(dòng)裝上了“量子擴(kuò)音器”，使原本微弱的分子“心跳”變得清晰可辨。這項(xiàng)發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志的研究成果，有望催生新一代量子傳感器，并開啟疾病早期診斷的新紀(jì)元。

分子振動(dòng)是分子內(nèi)的原子微小而獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)，這就像每個(gè)分子的“身份密碼”。通過識(shí)別這些獨(dú)特的密碼，可揭示出感染、代謝紊亂，甚至癌癥等疾病信號(hào)。傳統(tǒng)紅外光譜和拉曼光譜技術(shù)雖能捕捉這些信號(hào)，但在血液或組織等復(fù)雜環(huán)境中，就像在喧鬧集市中聆聽細(xì)語(yǔ)，往往力不從心。

為獲得更靈敏、更穩(wěn)健且更能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)條件的分子光學(xué)檢測(cè)方法，研究團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)了光與物質(zhì)的“對(duì)話方式”。他們采用高反射金鏡構(gòu)建光學(xué)諧振腔，使捕捉的光線在腔內(nèi)來回反彈，從而大大增強(qiáng)了光線與封閉分子的相互作用。受限的光場(chǎng)與分子振動(dòng)相互密切交織，形成被稱為“振動(dòng)極化”的全新量子態(tài)。

這種“振動(dòng)極化”傳感技術(shù)就像量子世界的“顯微鏡”，不僅能識(shí)別血液、唾液或尿液中的疾病生物標(biāo)志物，還能在制藥過程中實(shí)時(shí)“觀看”分子反應(yīng)，甚至能以前所未有的可靠性捕捉環(huán)境中微乎其微的污染物。