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石墨烯等离子超介质可使药检达单分子水平

化学药检测

  • 中国科技网讯（记者常丽君）据物理学家组织网1月14日（北京时间）报道，一个由英国曼彻斯特大学和法国艾克斯—马赛大学人员组成的研究小组，开发出一种新型的等离子超介质探测设备，利用了奇点光学中超常相位拓扑的性质，能通过简单的光学系统就看到单个分子，并在几分钟内分析出它的成分，药物检测精确度提高了3个数量级，可用于人体药检、机场安检、爆炸物探测等。相关论文发表在最近出版的《自然·材料》上。

    “该设备的总体设想是要通过一种简单的光学系统，如显微镜，来看到单个分子，真实地看到它们。”领导该研究的萨沙·格里乔科说。他提出了一种新的传感设备：一种具有黑暗拓扑性的人造材料。这种设备极其灵敏，而其灵敏性是来自它的光相位拓扑性能，即使附着一个小分子也能引起反应。

    奇点相位的超常性质是研究许多重要物理现象的关键，通过控制光相位，人们能造出“扭曲的”光子流，如光涡流结；打断相位使之分离，就会产生奇点光场。而等离子超介质经过恰当设计就会显出一种拓扑性，从而在其附近产生突然的相位改变。利用这一性质能造出一种等离子共振传感器，从根本上提高探测的灵敏度。

    为了测试该设备，研究人员给一种等离子超介质涂了一层石墨烯，然后将氢气导入石墨烯上面，利用可逆的石墨烯氢化反应来测试其灵敏度。“石墨烯是用于检测分子灵敏性的最佳材料之一，可以很容易地把氢分子以可控的方式附着在上面。”格里乔科说，他们证明了该设备能探测到单个生物分子水平。通过验血可以检测人体内的毒素或药物，几分钟就能出结果，精确度比现有设备高出3个数量级。

    研究人员指出，这一概念性论证结果提供了一种更简单的、可升级的单分子免标记生物感测技术，使药物检测更加快捷精确，可用于检查运动员是否服用了违禁药物以及机场或机密要地的安检，预防恐怖分子藏匿爆炸物、不法商贩走私药物等，还可能探测人们感染了哪种病毒。

    格里乔科说，奇点光学是一门新兴学科，研究的是光在超常相位的性质，他们的成果显示了这一学科在实际应用方面的巨大价值。这只是个开始，它可能对药物与病毒探测、安全检查等产生深远影响。

    总编辑圈点：

    童话《豌豆公主》里，隔着十二张床垫和二十张鸭绒被，公主仍然能感觉出一颗豌豆的凹凸。英、法科学家开发的新技术，让仪器也具备了这样的灵敏度——增加一个分子，仪器就能察觉出“凹凸”。超级材料石墨烯，相当于一张平滑的床垫，为检测提供了纯净的光学背景，使微小形状的干扰也变得很显著。依靠新开发的这种精密探测手段，今后的医学检测可能不必借助生化试剂，直接“看”到病毒的模样，这将大大方便医生的快速诊断。

    《科技日报》2013-01-15（一版）
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  • xiaowang268

    第1楼2013/01/16

    英国曼彻斯特大学厉害啊，我们的一个老师就是那毕业的

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  • xiaowang268

    第2楼2013/01/16

    这个研究很有价值的，可以在线观测样品了

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  • zj2635

    第3楼2013/01/16

    她在英国也应该是排名前十的。

    xiaowang268(xiaowang268) 发表:英国曼彻斯特大学厉害啊，我们的一个老师就是那毕业的

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  • zj2635

    第4楼2013/01/16

    它的精度一下子就提高了几个数量级，如果在类型识别上再提高一步，前景可期啊！

    xiaowang268(xiaowang268) 发表:这个研究很有价值的，可以在线观测样品了

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  • xiaowang268

    第5楼2013/01/16

    是啊，能在线使用那可就作用大了

    zj2635(zj2635) 发表:它的精度一下子就提高了几个数量级，如果在类型识别上再提高一步，前景可期啊！

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  • xiaowang268

    第6楼2013/01/16



    很厉害啊，羡慕啊

    zj2635(zj2635) 发表:她在英国也应该是排名前十的。

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  • zj2635

    第7楼2013/01/17

    目前看来这项技术的不足还是分子识别的种类不够。

    xiaowang268(xiaowang268) 发表:是啊，能在线使用那可就作用大了

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  • zj2635

    第8楼2013/01/17

    英国式的教育还是比较严谨的，很多人反映学习比较紧张，淘汰率也比较高。

    xiaowang268(xiaowang268) 发表:

    很厉害啊，羡慕啊

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  • xiaowang268

    第9楼2013/01/17

    但确实是出人才的地方啊

    zj2635(zj2635) 发表:英国式的教育还是比较严谨的，很多人反映学习比较紧张，淘汰率也比较高。

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  • xiaowang268

    第10楼2013/01/17

    还有待研究提高的

    zj2635(zj2635) 发表:目前看来这项技术的不足还是分子识别的种类不够。

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