光子条形码给生物分子烙上光谱指纹

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近期,《先进光子学》以封面论文的形式报道了新加坡南洋理工大学陈又诚教授研究团队在光子条形码领域的新进展,该研究可以将动态的生物分子信息转换成数万亿个独特的光子条形码,为把生物分子信息转换成光子条形码提供了创新的物理机制和解决方案。

微/纳米光子条形码已广泛应用于多重生物测定、细胞标记、编码、防伪和信息安全等方面。它利用光学信息的自由度,在既定的编码规则下形成一种独特的光谱指纹。通常,光子条形码的概念对应于单个目标的固定光谱图案。因此,在传统方法中,不仅光子条形码的复杂度受到载体分子的光谱宽度的限制,而且其本身也缺乏时间动态特性。

陈又诚教授团队提出,在微腔界面引入共振能量转移,从而实现了时间分辨的动态光子条形码。研究人员从理论计算和实验两个角度对物理机制进行了解释,演示了产生光子条形码的过程,并探究了微腔尺寸和供体受体比对光子条形码响应的作用。此外,研究团队还发现面对不同的分子,光子条形码的响应是不同的。

该研究所展示的生物分子编码系统利用分子间相互作用的机理,极大提高了编码系统的复杂程度,有利于在微纳尺度中实现分子实时监测、多路复用检测、光学信息加密和信息存储等应用。

作者:吕璇/整理

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