研究人员大幅缩小了药物和其他化学品指纹识别技术的规模学术资讯

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8月28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。”

科界原创

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：

研究人员大幅缩小了药物和其他化学品指纹识别技术的规模