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从光子到分子：微型激光器如何突破生物检测的极限
2026年03月30日 17:30:33
来源：化工仪器网 点击量：3907
近日，英国埃克塞特大学的研究团队成功研制出全球首台能够探测单个分子或离子的微型激光器。
从最初的显微镜观察到现代的基因测序，人类不断突破视觉与仪器的物理极限，试图在更微小的尺度上捕捉生命的秘密。近日，英国埃克塞特大学的研究团队成功研制出全球首台能够探测单个分子或离子的微型激光器，将光学传感的精度推向了单分子尺度的新境界。
这台微型激光器并非人们想象中复杂精密的桌面设备，而是一颗形如微小玻璃珠的球体，直径仅在0.01毫米到0.1毫米之间——大约相当于一个细菌的长度到一根头发丝的宽度。这颗玻璃珠的内部被设计成一个光学腔体，相当于一个微型反射镜系统。光在其中传播时，并非直线穿过，而是沿着球体的内壁不断环绕、循环，如同在圆形跑道上持续奔跑。
埃克塞特大学的团队在激光器表面修饰了金纳米棒，这种金属纳米结构具有一种独特的物理特性：它们能够将入射光压缩至远小于其波长的尺度，在纳米级别的区域形成所谓的“热点”。在这些热点处，光被高度局域化，强度急剧增强，从而能够与单个分子或离子发生有效的相互作用。但在金纳米棒的帮助下，研究团队将探照灯的光束压缩成了一根精细的“光针”，精准地扫描每一个微小的目标。
研究团队指出这项技术的潜在应用方向为癌症、痴呆等疾病的早期诊断，以及病毒的快速检测。这些标志物的浓度极低，传统检测方法往往难以在疾病的最早阶段捕捉到它们。而单分子探测技术理论上可以检测到单个生物标志物分子的存在，有望将诊断窗口大幅提前。
这项研究融合了物理、化学与生物学的前沿知识，对于将光学领域的突破转化为切实可行的生物传感应用，具有至关重要的意义。
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