科学家已经建立了一种新的工具来研究分子，这项新技术将揭示分子的结构，具有更多的细节和特异性。东京大学光子科学与技术研究所的Takuro Ideuchi副教授说：我们生活在分子世界，身边的大多数东西都是由分子组成：空气、食物、饮料、衣服、细胞等等。用新技术研究分子可以用于医学、药学、化学或其他领域。这项新技术将两种现有技术结合成一个独特的系统，称为互补振动光谱学，所有分子都有非常小，且独特的振动，由原子核的运动引起。
称为光谱仪的工具可以检测这些振动是如何导致分子吸收或散射光波，当前光谱学技术受到它们可以测量的光类型限制。由日本研究人员设计的新互补振动光谱仪，可以测量更广的光谱，结合了另外两种更有限的光谱工具，即红外吸收光谱仪和拉曼散射光谱仪。
两种光谱技术的结合给研究人员提供了关于分子振动的不同和补充信息。Ideuchi表示：我们对这个领域的‘常识’提出了质疑，并开发了一些新的东西，拉曼光谱和红外光谱现在可以同时测量了。
以前的光谱仪只能检测长度为0.4到1微米(拉曼光谱)或2.5到25微米(红外光谱)的光波。两者之间的差距意味着拉曼光谱和红外光谱必须分开进行。这种限制就像是试图享受二重奏，但却被迫分开听这两个部分。互补振动光谱可以检测可见光、近红外和中红外光谱周围的光波，超短脉冲激光技术的进步使互补振动光谱成为可能。在互补振动光谱仪内部，钛蓝宝石激光器向化学样品发送宽度为10飞秒(10万亿分之一秒)的近红外光脉冲。在击中样品之前，将光聚焦在硒化镓晶体上。
晶体产生中红外光脉冲，然后将近红外和中红外光脉冲聚焦到样品上，通过光电探测器检测吸收和散射的光波，并同时将其转换为拉曼光谱和红外光谱。到目前为止，研究人员已经在科学实验室中常见的纯化学样品上测试了新技术，希望有一天这项技术将被用来了解分子是如何实时改变形状的。尤其是在生物学方面，使用‘无标签’这一术语来表示分子振动光谱，因为它是非侵入性的，可以在不附加人工荧光标签的情况下识别分子，互补振动光谱可以是一种独特、有用的分子测量技术。
博科园｜研究/来自：东京大学
参考期刊《自然通讯》
DOI: 10.1038/s41467-019-12442-9
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