分子是生命的基石。 像所有其他生物一樣，我們是由分子組成的。 分子控制著我們的生物節(jié)律，也可以反映我們的健康狀況。 由路德維希-馬克西米利安大學(xué)（LMU）和位于慕尼黑附近的馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所（MPQ）的合資企業(yè)-阿斯頓物理實(shí)驗(yàn)室（LAP）的研究人員們希望使用出色的紅外光來(lái)更詳細(xì)地研究分子疾病標(biāo)志物，例如，為早期癌癥診斷提供便利。 該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種強(qiáng)大的飛秒光源，其發(fā)射波長(zhǎng)在1.6至10.2微米之間。 該儀器應(yīng)能夠檢測(cè)到血液或吸入的空氣中極低濃度的有機(jī)分子（Science Advances，“Multi-watt, multi-octave, mid-infrared femtosecond source”）。 v; ewMiK@E  
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通常，認(rèn)識(shí)到有人生病只需一眼即可。但是，人的眼睛容易察覺(jué)到的疾病通常處于晚期階段。借助激光，慕尼黑的研究人員們希望能夠在早期階段檢測(cè)和診斷疾病，而且這些疾病最適合進(jìn)行治療性干預(yù)。然而，這需要非常銳利的視角 - 可以窺探分子世界的視角。 4_2oDcdf  
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無(wú)數(shù)分子以非常特定的方式對(duì)中紅外區(qū)域中的某些波長(zhǎng)的光進(jìn)行反應(yīng)。通過(guò)吸收特定的波長(zhǎng)，樣品中的每種類(lèi)型的分子在透射光束上印記特定的標(biāo)記，這種標(biāo)記可以用作識(shí)別分子的分子指紋。利用寬帶中紅外光源，人們可以一次性地檢測(cè)許多分子結(jié)構(gòu)的指紋 - 例如，在血液或吸入的空氣樣本中。如果樣品中含有與特定疾病狀態(tài)相關(guān)的標(biāo)志物分子，在透射紅外光譜中也會(huì)顯示出這些分子的存在。 N`,,sw  
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LAP的物理學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)構(gòu)建了這樣一個(gè)光源，它覆蓋了1.6到10.2微米之間的波長(zhǎng)。該激光系統(tǒng)具有瓦特級(jí)別的平均輸出功率，并且具有良好的可聚焦性以獲得高亮度的紅外光源。這一特性可提高檢測(cè)極低濃度分子的能力。另外，激光可以產(chǎn)生飛秒脈沖串[飛秒是百萬(wàn)分之一秒（10-15秒）]，這使得它可以進(jìn)行時(shí)間分辨和低噪聲和高分辨率，以及高的測(cè)量精度。 (7,Q4T  
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目前，紅外光譜通常以使用非相干光為基礎(chǔ)，其提供了整個(gè)中紅外區(qū)域的覆蓋。然而，由非相干源產(chǎn)生的光束的相對(duì)較低的亮度顯著降低了檢測(cè)非常微弱的分子指紋的能力�；蛘呖梢允褂昧Ｗ蛹铀倨髦挟a(chǎn)生的同步加速器輻射，但這種設(shè)備非常少見(jiàn)，而且非常昂貴。 .#sX|c=W  
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然而，基于激光的方法可以產(chǎn)生比同步加速器更亮的光束。 LAP的物理學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)成功地建立了一個(gè)相干光源，該光源在紅外范圍內(nèi)的廣譜區(qū)域產(chǎn)生了明亮的激光。這曾經(jīng)是激光源的主要缺點(diǎn)。此外，與同步加速器相比，新系統(tǒng)的占地面積更�。ㄇ页杀靖�低）：它適用于大型工作臺(tái)。 `tT7&*Os  

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“當(dāng)然，到我們能夠在很早的階段診斷出癌癥，還有很長(zhǎng)的路要走。例如，我們需要更好地了解疾病標(biāo)記，并且我們必須設(shè)計(jì)一種有效的方法來(lái)量化它們”，參與該項(xiàng)目的研究人員之一Marcus Seidel說(shuō)到。“但現(xiàn)在我們已經(jīng)大大改進(jìn)了可用的光源，我們可以開(kāi)始解決這些問(wèn)題�！贝送�，這一新的激光系統(tǒng)將在除生物科學(xué)以外的領(lǐng)域找到其他應(yīng)用。畢竟，精確觀察分子及其轉(zhuǎn)變也是化學(xué)和物理學(xué)的核心。