通过搜索分子指纹实时检测传染病病毒

一个研究小组设计了一种“宽带纳米间隙金光谱传感器”，使用能够弯曲以产生受控间隙的柔性材料。随着技术的发展，可以仅使用单个纳米光谱传感器来快速测试各种类型的材料，包括传染病病毒，以寻找分子指纹。该研究成果发表在《NanoLetters》上。

像COVID-19这样的大流行病的出现强调了快速、精确的分析方法的必要性，以便为未来潜在的病毒爆发做好准备。拉曼光谱使用金纳米结构，通过分析被称为“分子指纹”的分子的独特振动，并使用具有非凡灵敏度的光来提供有关材料内部结构和化学性质的信息。因此，它在确定病毒阳性方面可以发挥至关重要的作用。

然而，传统的高灵敏度拉曼光谱传感器仅用单个设备检测一种类型的病毒，因此在考虑临床应用时在生产率、检测速度和成本方面造成限制。

该研究团队由Kyoung-DuckPark教授、TaeyoungMoon和HuitaeJoo博士组成。来自浦项科技大学(POSTECH)物理系的候选人成功制造了毫米级的一维结构，其特征是金纳米间隙仅容纳紧密配合的单个分子。这一进步实现了大面积、高灵敏度拉曼光谱传感。此外，他们有效地将柔性材料集成到金纳米间隙光谱传感器的基板上。

该团队还开发了一种宽带有源纳米光谱传感器的源技术，通过将纳米间隙扩大到病毒的大小并自由调整其宽度以适应材料的大小和类型，允许使用单个设备对特定物质进行定制检测，包括病毒。

此外，他们通过结合太空光学等领域使用的自适应光学技术(例如詹姆斯·韦伯望远镜)，提高了传感器的灵敏度和可控性。此外，他们建立了一个概念模型，将制造的一维结构扩展到二维光谱传感器，从理论上证实了将拉曼光谱信号放大高达数十亿倍的能力。换句话说，在几秒钟内实时确认病毒阳性成为可能，而这一过程以前需要数天才能完成。

该研究团队的成果目前正在申请专利批准，预计将用于在出现诸如COVID-19等突发传染病时，通过高灵敏度实时检测进行快速反应，防止出现无差别传播。

该论文的主要作者TaeyoungMoon表示：“这不仅推进了识别从分子到病毒等材料独特性质的基础科学研究，而且还促进了实际应用，能够使用单一的、定制的方法快速检测广泛的新兴病毒。传感器。”