科學(xué)家已經(jīng)建立了一種新的工具來研究分子，這項(xiàng)新技術(shù)將揭示分子的結(jié)構(gòu)，具有更多的細(xì)節(jié)和特異性。東京大學(xué)光子科學(xué)與技術(shù)研究所的Takuro Ideuchi副教授說：我們生活在分子世界，身邊的大多數(shù)東西都是由分子組成：空氣、食物、飲料、衣服、細(xì)胞等等。

用新技術(shù)研究分子可以用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)或其他領(lǐng)域。這項(xiàng)新技術(shù)將兩種現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合成一個(gè)獨(dú)特的系統(tǒng)，稱為互補(bǔ)振動(dòng)光譜學(xué)，所有分子都有非常小，且獨(dú)特的振動(dòng)，由原子核的運(yùn)動(dòng)引起。

稱為光譜儀的工具可以檢測(cè)這些振動(dòng)是如何導(dǎo)致分子吸收或散射光波，當(dāng)前光譜學(xué)技術(shù)受到它們可以測(cè)量的光類型限制。由日本研究人員設(shè)計(jì)的新互補(bǔ)振動(dòng)光譜儀，可以測(cè)量更廣的光譜，結(jié)合了另外兩種更有限的光譜工具，即紅外吸收光譜儀和拉曼散射光譜儀。兩種光譜技術(shù)的結(jié)合給研究人員提供了關(guān)于分子振動(dòng)的不同和補(bǔ)充信息。Ideuchi表示：我們對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的‘常識(shí)’提出了質(zhì)疑，并開發(fā)了一些新的東西，拉曼光譜和紅外光譜現(xiàn)在可以同時(shí)測(cè)量了。

以前的光譜儀只能檢測(cè)長(zhǎng)度為0.4到1微米(拉曼光譜)或2.5到25微米(紅外光譜)的光波。兩者之間的差距意味著拉曼光譜和紅外光譜必須分開進(jìn)行。這種限制就像是試圖享受二重奏，但卻被迫分開聽這兩個(gè)部分。互補(bǔ)振動(dòng)光譜可以檢測(cè)可見光、近紅外和中紅外光譜周圍的光波，超短脈沖激光技術(shù)的進(jìn)步使互補(bǔ)振動(dòng)光譜成為可能。在互補(bǔ)振動(dòng)光譜儀內(nèi)部，鈦藍(lán)寶石激光器向化學(xué)樣品發(fā)送寬度為10飛秒(10萬億分之一秒)的近紅外光脈沖。在擊中樣品之前，將光聚焦在硒化鎵晶體上。

晶體產(chǎn)生中紅外光脈沖，然后將近紅外和中紅外光脈沖聚焦到樣品上，通過光電探測(cè)器檢測(cè)吸收和散射的光波，并同時(shí)將其轉(zhuǎn)換為拉曼光譜和紅外光譜。到目前為止，研究人員已經(jīng)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中常見的純化學(xué)樣品上測(cè)試了新技術(shù)，希望有一天這項(xiàng)技術(shù)將被用來了解分子是如何實(shí)時(shí)改變形狀的。尤其是在生物學(xué)方面，使用‘無標(biāo)簽’這一術(shù)語來表示分子振動(dòng)光譜，因?yàn)樗欠乔秩胄缘?，可以在不附加人工熒光?biāo)簽的情況下識(shí)別分子，互補(bǔ)振動(dòng)光譜可以是一種獨(dú)特、有用的分子測(cè)量技術(shù)。

博科園｜研究/來自：東京大學(xué)

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-019-12442-9

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