應用量子物理學 麻省理工研發檢測病毒新技術

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【新唐人北京時間2021年12月28日訊】麻省理工學院(MIT)的研究人員基於量子物理學,發明了一種探測中共病毒(SARS-CoV-2,新冠病毒)的全新技術,在不到一秒的時間內即可得出檢查結果,而且漏報的比例還不到1%。

相比之下,現在常用的PCR檢測(聚合酶鏈式反應)需要幾小時才能得到結果,而且假陰性,即漏報的比例可能超過25%。

這份12月16日發表於《納米快報》(Nano Letters)的研究說,這種新技術不僅檢測速度快、漏報率低,而且對病毒的敏感度也更高,即使病毒的含量非常少也能檢測出來。

研究介紹說,他們利用了鑽石內一種名為氮空位中心(NV center)瑕疵的特性。鑽石內最常見的雜質就是氮原子,有的時候還會形成氮空位中心的結構,即原本應該是一對相鄰碳原子的位置上,被一個氮原子和一個空位占據。由於鑽石晶體內發生的量子效應,這種瑕疵結構對鑽石上細微的變化非常敏感,因此近年來在對敏感度要求很高的各種設備中得到了廣泛的應用。

研究人員使用的是只有納米尺寸的鑽石粉塵,在外面包裹一層經過特殊處理的釓元素材料(Ga, Gadolinium)。這種材料經過處理後,只有在需要檢測的目標病毒存在的情況下,才會與鑽石粉塵發生磁性綁定。而一旦發生綁定,這會影響鑽石的磁場,從而導致鑽石內的螢光特性出現變化。這種變化通過激光光學感應設備很容易探測到。

研究者表示,這項技術使用的材料成本都很低:鑽石粉塵比一粒灰塵更小;處理釓元素材料的工藝,使用的是化工業常見的工藝和材料;最後用於讀取結果的激光感應器也很便宜,成本和普通的綠色激光筆差不多。而且,造出的設備很容易擴大規模,一次可以檢測好幾份樣品。

這份研究根據數學計算從理論上展示了其可行性,下一步研究人員將著手設計一個設備雛形。

主要研究者之一、麻省理工學院核科學與工程學教授保拉‧卡佩拉羅(Paola Cappellaro)說,這種技術的另一個優勢在於,很方便可以調整檢測任何新出現的病毒,只要調整附著在鑽石納米感應器上的化合物,使它對特定病毒起作用即可。

(轉自大紀元/責任編輯:葉萍)

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