馬克斯-普朗克研究所（Max Planck Institute）開發的一種名為”飛秒場鏡”的新技術能夠利用超短雷射脈衝精確檢測微量液體中的生物標記物。這種方法為識別特定分子提供了清晰的分子”指紋”，為先進的生物醫學研究和應用提供了可能性。

超短光脈衝激發特定近紅外線波長的分子。 在這個裝置中，小容器內的分子代表被研究的樣品，而周圍的分子代表空氣中的水蒸氣。 透射脈衝捕捉樣品和環境的綜合反應。 第二個超短光脈衝將此脈衝轉換為更高的光學頻率，在晶體中產生隨時間變化的輸出。 此輸出顯示了初始脈衝、液體樣品的延遲響應（持續幾兆分之一秒）和周圍水蒸氣的延遲響應（持續數千億分之一秒）。 透過分析數據，可以將短暫的液體反應和持久的氣體反應區分開來。 資料來源：Florian Sterl

馬克斯-普朗克光科學研究所（Max Planck Institute for the Science of Light）的研究人員在生物標記物檢測領域取得了突破性進展，推出了一種名為”飛秒場鏡”的新技術。 這種方法可以在近紅外光譜範圍內以極高的靈敏度對微量液體進行高度精確的測量，最小可達到微摩爾級。 這項進步為在水環境中進行無標記生物成像和檢測目標分子提供了令人興奮的可能性，在生物醫學領域的應用前景廣闊。

超短雷射脈衝可以引起分子振動，就像快速敲擊會使鐘聲響起一樣。 當分子被這些短暫的光脈衝激發時，會產生一種稱為”自由感應衰減”（FID）的訊號，其中包含有關分子的寶貴資訊。 此訊號持續時間僅為萬億分之一秒，可提供分子的獨特”指紋”。 飛秒場鏡透過將訊號與雷射脈衝本身分離，改善了對這一訊號的檢測，從而更容易不受干擾地觀察分子的反應。 這項突破使科學家能夠以超乎尋常的準確性識別特定分子，從而實現更清潔、無幹擾的生物標記檢測。

作為概念驗證，研究人員展示了在濃度低至4.13微摩爾的水和乙醇中測量弱組合帶的能力，展示了該技術的精確性和潛力。

Anchit Srivastava，Hanieh Fattahi 博士領導的”飛秒場鏡”研究小組的博士生。 來源：MPL Susanne Viezens

這項技術的核心是利用充滿氣體的光子晶體光纖產生高功率超短光脈衝。 這些脈衝被壓縮到幾乎只有一個光波週期，與相位穩定的近紅外線脈衝結合在一起進行探測。 一種場檢測方法–電光採樣法–能夠以接近佩塔赫茲的檢測頻寬測量這些超快脈衝，捕捉時間分辨率為400 阿秒的場。 這種非凡的時間分辨率使科學家能夠以難以置信的精度觀察分子相互作用。

馬克斯-普朗克光科學研究所博士生Anchit Srivastava 說：”我們的研究成果大大提高了液體樣品分析的分析能力，提供了更高的靈敏度和更寬的動態範圍。重要的是，我們的技術可以過濾掉液相和氣相的訊號，從而獲得更精確的測量結果。

Hanieh Fattahi 解釋說：”透過同時測量相位和強度訊息，我們為高分辨率生物光譜顯微技術開闢了新的可能性。這項研究不僅推動了場分辨計量學的發展，而且加深了我們對超快現象的理解，並有可能應用於包括化學和生物學在內的各個領域，在這些領域，精確的分子檢測至關重要。

編譯自/ SciTechDaily