基于光波导的新系统，有助于快速筛选新冠疫苗的药物成分等_风闻

        

研究人员设计了一种基于光波导的新系统，可大幅缩小拉曼光谱仪的尺寸。

光波导制造步骤。

对抗新型传染病的最好方式是寻找、应用新的药物或疫苗。然而，在药物进入临床应用之前，研究人员必须谨慎地筛选药物成分、检测其安全性和纯度。因此，研究人员对快速、实时化合物表征技术的需求越来越急迫。

eurekalert.org网站近日报道，美国德州农工大学的研究人员发明了一种新技术，可大幅缩小拉曼光谱仪的尺寸——拉曼光谱是一种利用光确定化合物分子组成的技术。相关成果刊登于《分析化学》杂志中。

电子与计算机工程、材料科学与工程助理教授Pao-Tai Lin博士说：“根据光谱分辨率要求，拉曼光谱仪的工作台可能长达1米。我们设计了一种微型光子芯片系统，可以取代这些笨重的台式电脑。”

此外，这种光子器件还能实现高通量、实时化学表征，其灵敏度至少是传统台式拉曼光谱仪的10倍。

拉曼光谱的工作原理基于分子对光的散射。当化合物分子被特定频率的光撞击时，会旋转、振动，以吸收入射光的能量。当它们失去多余能量时，就会发射出低能量光，这可以作为表征样品分子的“指纹”。

典型的拉曼光谱仪包含各种光学仪器，它们占据了大量空间，对微空间化学传感应用来说是一个巨大的障碍。此外，台式计算机也无法满足实时化学表征的需求。

为了寻找台式拉曼光谱仪的替代品，Lin博士团队将视线转向了波导——波导能够以低能量损失传输光。虽然许多材料都可以用于制造超薄波导，但Lin等最终选择了氮化铝材料，因为它不但只产生低拉曼背景信号，也不太可能干扰样品的拉曼光谱信号。

为了制造光波导，研究人员借鉴了在硅晶片上绘制电路图案的技术。首先，他们用紫外光将光敏材料NR9旋涂到二氧化硅表面。然后，借助电离气体分子，用氮化铝轰击、涂覆NR9形成的图案。最后，研究人员用丙酮清洗组件，留下直径仅几十微米的铝波导。

Lin博士指出，这种光波导非常细，可以大量加载到光子芯片上。这种结构非常有利于药物开发所需的高通量、实时化学传感。

他说：“我们设计的光波导，为快速、可靠的化合物成分连续监测提供了新平台。此外，这种波导很容易实现工业规模的制造。我们认为，新技术不仅对制药行业有帮助，还会对能源等领域产生积极影响。例如，工程师可以在地下管道中集成传感器，检测碳氢化合物的组成。”编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：Max

期刊来源：《分析化学》

期刊编号：0003-2700

原文链接：

https://engineering.tamu.edu/news/2020/08/researchers-dramatically-downsize-technology-for-fingerprinting-drugs-and-other-chemicals.html

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