利用分子指纹搜索技术实时检测传染病病毒

浦项工科大学和UNIST开发了广泛和超灵敏的有源纳米光谱传感器的突破性技术，超越了目前的限制

　　

浦项工科大学物理系教授朴景德(音译)、文泰荣(音译)、朱惠泰(音译)等人组成的研究小组利用可弯曲的柔性材料制造出了可控制的缝隙，开发出了“宽带纳米缝隙金光谱传感器”。利用该技术，只需要一个纳米光谱传感器，就可以快速检测包括传染病病毒在内的各种材料，从而找到分子指纹。 

COVID-19等大流行的出现强调了快速和精确分析方法的必要性，以便为未来可能发生的病毒爆发做好准备。拉曼光谱利用金纳米结构，通过分析被称为“分子指纹”的分子的独特振动，利用具有非凡灵敏度的光，提供有关材料内部结构和化学性质的信息。因此，它可以在确定病毒的阳性方面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只能用一个设备检测一种病毒，因此在考虑临床应用时，在生产率、检测速度和成本方面存在局限性。 

研究小组成功地在毫米尺度上制造了一维结构，其特征是金纳米间隙只能容纳一个紧密配合的单个分子。这一进步使大面积，高灵敏度拉曼光谱传感成为可能。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衬底上。最后，该团队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包括病毒在内的材料的大小和类型，从而允许使用单个设备对特定物质进行定制检测。 

此外，他们通过结合空间光学(如詹姆斯·韦伯望远镜)中使用的自适应光学技术，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，理论上证实了将拉曼光谱信号放大数十亿倍的能力。换句话说，可以在几秒钟内实时确认病毒的阳性，而以前需要几天的验证过程。

 目前正在申请专利的研究组的成果，有望在新冠肺炎等突发传染病发生时，通过高灵敏度的实时检测，快速应对，防止不加区分的扩散。该论文的第一作者文泰荣(音译)表示:“这不仅推进了从分子到病毒等材料的独特性质的基础科学研究，而且还促进了实际应用，可以使用单一的定制传感器快速检测新出现的广谱病毒。”

 该合作研究是由UNIST物理系的Dai-Sik Kim教授团队和UNIST化学系的Yung Doug Suh教授领导的团队共同进行的，他是基础科学研究所(IBS)多维碳材料中心副主任。此外，来自浦项工科大学物理系的Yeonjeong Koo、Mingu Kang和Hyeongwoo Lee进行了测量。该研究结果最近发表在国际期刊《纳米快报》上。