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激光频率梳推进生物医学发展

星之球科技 来源:Photonics.com2016-02-14 我要评论(0 )   

激光频率梳作为实用型研究工具,可通过辅助评估新型灭菌仪器促进生物医学发展,其应用范围已然超出物理学和光学范畴。

激光频率梳作为实用型研究工具,可通过辅助评估新型灭菌仪器促进生物医学发展,其应用范围已然超出物理学和光学范畴。
  
频率梳能精确测量光波中各个频率,其实际应用性已超出原始估计。来自天体物理联合实验室(JILA)的研究人员根据气体吸收频率的种类及数量,利用频率梳识别气体中的特定分子。该实验室是由美国国家标准技术研究所(NIST)和科罗拉多大学波德校区共同经营。
  
来自科罗拉多大学丹佛校区电气工程和生物工程的副教授Mark Golkowski认为频率梳测量法不仅首次解释了其所用杀菌技术是如何灭活细菌的,而且将有助于临床解决多药耐药细菌生长问题。
  
图示装置是JILA频率梳设备的核心部件。高功率光纤激光器所发光束经由一特殊晶体和其他光学器件转化成两低频光波。该系统根据分子吸收中红外光的方式检测不同分子浓度。
  图 JILA频率梳设备的核心部件
  
Golkowski介绍说:“由于能在短时间同时观测多种分子,因而该仪器也提供相互作用动力学信息。”
  
Golkowski和同事进行了一系列实验,实验所用仪器能提供自由基气流—高活性分子用来快速杀死远达三米之外的细菌。该系统不仅能对物体表面的金黄色葡萄球菌(肺炎及其他疾病起因)和铜绿假单胞菌(常见于医疗设备)进行高级别消毒,也对芽孢杆菌难以根除的孢子(土壤中)和大肠杆菌(食物中毒起因)的生物膜有效。
  
据该研究小组介绍,此远程灭菌系统不仅同与其竞争的使用庞大昂贵设备的疗法灭菌速度一样,而且具有低成本硬件和应用灵活的优势。
  
JILA/NIST研究员Jun Ye和小组两成员使用频率梳测量气流中臭氧、过氧化氢、氧化亚氮和二氧化氮等活性分子的浓度。该研究小组还研制出了首个极紫外激光器频率梳。
  
此频率梳技术可实时俘获杀菌系统中的复杂化学反应。研究人员称:“反应的多重性和同步性增加了化学动力学数值模拟的难度;因而需要同时测量多种浓度的能力,而该能力仅能由频率梳光谱学提供。”

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