新设备可让药检达到单分子水平
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zui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*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，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，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*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。
