用于指纹识别药物的笨重的工作台可以被一个微小的光子芯片所取代

　　随着新的传染病的出现和传播，对抗新型病原体的最好办法之一就是寻找新的药物或疫苗。但在药物被用作潜在的治疗方法之前，它们必须经过精心筛选，包括成分、安全性和纯度等。因此，对能够快速实时表征化合物特征的技术的需求越来越大。

　　为了解决这一未满足的需求，德克萨斯A&M大学的研究人员现在发明了一种新技术，可以大大缩小拉曼光谱(一种利用光来识别化合物分子组成的著名技术)所使用的设备。

　　此外，Lin说，他们的创新光子装置还能够进行高通量、实时化学表征，尽管它的尺寸很小，但灵敏度至少是传统台式拉曼光谱系统的10倍。

　　他们的研究描述发表在该杂志5月号上。

　　拉曼光谱学的基础是分子对光的散射。当受到一定频率的光照射时，分子就会表演舞蹈，在吸收入射光束的能量时旋转和振动。当它们失去多余的能量时，分子会发出能量较低的光，这是它们的形状和大小的特征。这种散射光被称为拉曼光谱，它包含了样品中分子的指纹。

　　典型的拉曼光谱工作台包含各种光学仪器，包括透镜和光栅，用于操纵光。这些“自由空间”光学元件占用了大量空间，对于许多需要在微小空间或难以到达的位置进行化学传感的应用来说，这是一个障碍。此外，台式电脑可能无法进行实时化学表征。

　　作为传统的基于实验室的台式系统的替代方案，林和他的团队转向管状导管，称为波导，它可以以很少的能量损失传输光。虽然有许多材料可用于制作超薄波导，但研究人员选择了一种称为氮化铝的材料，因为它产生低拉曼背景信号，并且不太可能干扰来自感兴趣的测试样品的拉曼信号。

　　为了制造光波导，研究人员采用了工业上常用的在硅片上绘制电路图案的技术。首先，他们使用紫外线，将一种名为NR9的光敏材料纺到二氧化硅表面上。接下来，通过使用电离气体分子，他们沿着NR9形成的图案轰击并涂覆氮化铝。最后，他们用丙酮清洗组件，留下一个直径只有几十微米的铝波导。

　　为了测试作为拉曼传感器的光波导，研究小组通过氮化铝波导传输激光束，并照亮含有有机分子混合物的测试样品。在检查散射光后，研究人员发现，他们可以根据拉曼光谱辨别样品中的每种分子，灵敏度至少是传统拉曼台式的10倍。

　　林指出，由于他们的光波导具有非常细的宽度，因此许多光波导可以加载到单个光子芯片上。他说，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。

　　“我们的光波导设计为快速、可靠和连续地监测化合物的化学成分提供了一个新的平台。此外，通过利用现有的技术制造半导体器件，这些波导可以很容易地在工业规模上制造。”“我们相信，这项技术不仅对制药行业有直接的好处，甚至对石油等其他行业也有直接的好处，我们的传感器可以放在地下管道上，监测碳氢化合物的成分。”