应用量子物理学 麻省理工研发检测病毒新技术

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【新唐人北京时间2021年12月28日讯】麻省理工学院(MIT)的研究人员基于量子物理学,发明了一种探测中共病毒(SARS-CoV-2,新冠病毒)的全新技术,在不到一秒的时间内即可得出检查结果,而且漏报的比例还不到1%。

相比之下,现在常用的PCR检测(聚合酶链式反应)需要几小时才能得到结果,而且假阴性,即漏报的比例可能超过25%。

这份12月16日发表于《纳米快报》(Nano Letters)的研究说,这种新技术不仅检测速度快、漏报率低,而且对病毒的敏感度也更高,即使病毒的含量非常少也能检测出来。

研究介绍说,他们利用了钻石内一种名为氮空位中心(NV center)瑕疵的特性。钻石内最常见的杂质就是氮原子,有的时候还会形成氮空位中心的结构,即原本应该是一对相邻碳原子的位置上,被一个氮原子和一个空位占据。由于钻石晶体内发生的量子效应,这种瑕疵结构对钻石上细微的变化非常敏感,因此近年来在对敏感度要求很高的各种设备中得到了广泛的应用。

研究人员使用的是只有纳米尺寸的钻石粉尘,在外面包裹一层经过特殊处理的钆元素材料(Ga, Gadolinium)。这种材料经过处理后,只有在需要检测的目标病毒存在的情况下,才会与钻石粉尘发生磁性绑定。而一旦发生绑定,这会影响钻石的磁场,从而导致钻石内的萤光特性出现变化。这种变化通过激光光学感应设备很容易探测到。

研究者表示,这项技术使用的材料成本都很低:钻石粉尘比一粒灰尘更小;处理钆元素材料的工艺,使用的是化工业常见的工艺和材料;最后用于读取结果的激光感应器也很便宜,成本和普通的绿色激光笔差不多。而且,造出的设备很容易扩大规模,一次可以检测好几份样品。

这份研究根据数学计算从理论上展示了其可行性,下一步研究人员将着手设计一个设备雏形。

主要研究者之一、麻省理工学院核科学与工程学教授保拉‧卡佩拉罗(Paola Cappellaro)说,这种技术的另一个优势在于,很方便可以调整检测任何新出现的病毒,只要调整附着在钻石纳米感应器上的化合物,使它对特定病毒起作用即可。

(转自大纪元/责任编辑:叶萍)

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