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头发丝般的超小型传感芯片,有望实现更快、更精准的新冠病毒检测

Emma Chou

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新冠疫情依旧威胁着全球人类的生命,更快的病毒检测对大范围筛查是一个优势。由斯威本科技大学和澳大利亚国立大学带领的一个国际研究团队取得了突破性的成就,有助于更快、更准确的分子或病毒测试,包括新冠病毒的检测。

蝴蝶翅膀是由成千上万层微小的鳞片组成的。当光线照射到蝴蝶翅膀上时,穿过这些翅膀层,而每一层都有聚光效应。研究人员从蝴蝶翅膀的聚光方式中得到启发,发现了一种在芯片上聚光的新方法,这对分子或病毒检测具有强大的潜力。

研究团队一起探讨了纳米光子学中的一个挑战:纳米级的光场增强,也就是如何在极小的范围内产生巨大的光能。

研究团队的发现使超小型传感芯片得以诞生。这些芯片只有100微米大小(相当于一根头发的直径),具有前所未有的灵敏度来检测病原体。

它带来了巨大的优势,包括实现在血液和唾液中更快、更准确的分子检测。这将极大地提高检测和追踪病毒的能力,减少传染性病毒的社区传播。而且,它还可以通过彻底改变检测血液中剩余糖分和其他异常情况的方式,在预防保健方面发挥重要作用。

研究人员设计和制造一个纳米光子芯片,模仿一种蔽眼蝶属(Bicyclus)的蝴蝶翅膀结构。拿到芯片后,研究人员在上面放置了一个测试样品,并发现了一种操纵空间和时间的方法,可以按照意愿精确地集中光线。

由于聚光具有捕捉更少病原体细胞的能力,这意味着一切都可以按比例缩小——等待时间、样本大小和测试材料。随着浪费的减少,这也是一种可持续性的胜利。

研究者表示,应该始终向大自然学习,多观察大自然的现象,从大自然中获得灵感与启发。这一研究突破将为整个领域带来新的可能性和机遇。

题为“Hybrid anisotropic plasmonic metasurfaces with multiple resonances of focused light beams”的相关研究论文发表在《纳米快报》(Nano Letters)上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02751


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