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科学家成功研发新型纳米激光:比人的头发薄约一千倍

北极蚊子 2019-9-24 16:23

近期由美国西北大学和哥伦比亚大学组成的科研团队成功研发出新型激光,在对人体几乎不产生损害的情况下植入到生物组织中。研究团队测量的厚度不到150纳米,而且所需要的功率也非常小。团队希望进一步对该激光设备进行优化,从而为神经系统疾病和疾病诊断开辟新的疗法。

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长期以来,科学家都在研究如何利用光来改善患者的各种症状。这些措施包括,使用各种激光疗法来攻击癌细胞,在“脆弱区”(delicate areas)清除患病组织,清除可能引起阿尔茨海默氏症和帕金森氏症的有毒脑蛋白等等。

不过激光在检测癌症和其他疾病上也有巨大的潜力。例如,今年早些时候,阿肯色大学的科学家发表了一篇论文,描述了一种工具,该工具使用激光加热血液周围循环的肿瘤细胞,使其可以通过超声波检测。

该科研团队新开发的设备主要由玻璃制成,厚度在50至150纳米之间,比人的头发薄约一千倍。以前,在开发这种规模的激光器方面已经取得了进展,但是它们通常需要紫外线来为其供电,这并不总是理想的。

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哥伦比亚大学机械工程学副教授P. James Schuck说:“这很糟糕,因为人们如果想要在非常规环境下使用小型激光器,极易受到紫外线和低效操作所产生的多余热量的损害。”

于是Schuck和他的团队重点关注了称之为“photon upconversion”(光子上转换)的过程,在该过程中,低能光子被吸收并引导到具有更高能量输出的单个光子中。通过这样做,研究人员将低能生物相容的红外光子转变为可见的激光束。

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西北大学Weinberg College of Arts and Sciences的化学教授Teri Odom表示:“我们产生的纳米激光是透明,但是当我们用肉眼看不到的光泵浦光时,可以产生可见光子。这种连续波、低功率特性将打开许多新应用,尤其是在生物成像领域。”

研究人员表示除了人体之外,这种纳米激光还可以在其他高精度、高密集的领域使用,例如量子电路和微处理器。

该小组的研究发表在《自然·材料》杂志上。

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