大多數東西都是由分子組成，那用什麼來識別研究其分子結構呢？

2020-09-05 科學之美

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科學家已經建立了一種新的工具來研究分子，這項新技術將揭示分子的結構，具有更多的細節和特異性。東京大學光子科學與技術研究所的Takuro Ideuchi副教授說：我們生活在分子世界，身邊的大多數東西都是由分子組成：空氣、食物、飲料、衣服、細胞等等。用新技術研究分子可以用於醫學、藥學、化學或其他領域。這項新技術將兩種現有技術結合成一個獨特的系統，稱為互補振動光譜學，所有分子都有非常小，且獨特的振動，由原子核的運動引起。

稱為光譜儀的工具可以檢測這些振動是如何導致分子吸收或散射光波，當前光譜學技術受到它們可以測量的光類型限制。由日本研究人員設計的新互補振動光譜儀，可以測量更廣的光譜，結合了另外兩種更有限的光譜工具，即紅外吸收光譜儀和拉曼散射光譜儀。兩種光譜技術的結合給研究人員提供了關於分子振動的不同和補充信息。

Ideuchi表示：我們對這個領域的『常識』提出了質疑，並開發了一些新的東西，拉曼光譜和紅外光譜現在可以同時測量了。以前的光譜儀只能檢測長度為0.4到1微米(拉曼光譜)或2.5到25微米(紅外光譜)的光波。兩者之間的差距意味著拉曼光譜和紅外光譜必須分開進行。

這種限制就像是試圖享受二重奏，但卻被迫分開聽這兩個部分。互補振動光譜可以檢測可見光、近紅外和中紅外光譜周圍的光波，超短脈衝雷射技術的進步使互補振動光譜成為可能。在互補振動光譜儀內部，鈦藍寶石雷射器向化學樣品發送寬度為10飛秒(10萬億分之一秒)的近紅外光脈衝。在擊中樣品之前，將光聚焦在硒化鎵晶體上。

晶體產生中紅外光脈衝，然後將近紅外和中紅外光脈衝聚焦到樣品上，通過光電探測器檢測吸收和散射的光波，並同時將其轉換為拉曼光譜和紅外光譜。到目前為止，研究人員已經在科學實驗室中常見的純化學樣品上測試了新技術，希望有一天這項技術將被用來了解分子是如何實時改變形狀的。尤其是在生物學方面，使用『無標籤』這一術語來表示分子振動光譜，因為它是非侵入性的，可以在不附加人工螢光標籤的情況下識別分子，互補振動光譜可以是一種獨特、有用的分子測量技術。

博科園｜研究/來自：東京大學

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-019-12442-9

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