基于量子物理學的傳感器可以檢測SARS-CoV-2病毒

一種檢測導致 Covid-19 的病毒是否存在的新方法可能會導致檢測速度比現(xiàn)有檢測方法更快、成本更低，并且可能更不容易出現(xiàn)錯誤結(jié)果。研究人員表示，雖然這項基于量子效應的工作仍處于理論階段，但這些探測器可能適用于檢測幾乎任何病毒。

麻省理工學院博士生李昌浩在《納米快報》雜志上發(fā)表的一篇論文中描述了這種新方法;Paola Cappellaro，核科學與工程和物理學教授;滑鐵盧大學的 Rouholla Soleyman 和 Mohammad Kohandel。

現(xiàn)有的 SARS-CoV-2 病毒檢測包括檢測特定病毒蛋白的快速檢測，以及需要數(shù)小時處理的聚合酶鏈反應 (PCR) 檢測。這些測試都不能高精度地量化存在的病毒量。即使是黃金標準的 PCR 測試也可能有超過 25% 的假陰性率。相比之下，該團隊的分析表明，新測試的假陰性率可能低于 1%。該測試也可能足夠靈敏，可以在一秒鐘內(nèi)檢測到幾百條病毒 RNA。

這種新方法利用了微小鉆石中的原子級缺陷，稱為氮空位 (NV) 中心。由于鉆石晶格中發(fā)生量子效應，這些微小缺陷對微小擾動極為敏感，并且正在探索用于需要高靈敏度的各種傳感設備。

新方法將涉及用一種材料涂覆包含這些 NV 中心的納米金剛石，該材料與它們磁耦合，并且經(jīng)過處理僅與病毒的特定 RNA 序列結(jié)合。當病毒 RNA 存在并與這種材料結(jié)合時，它會破壞磁性連接并導致鉆石熒光發(fā)生變化，而這種變化很容易被基于激光的光學傳感器檢測到。

研究人員說，該傳感器僅使用低成本材料(所涉及的鉆石比灰塵小)，并且可以將設備放大以一次分析整批樣品。釓基涂層及其 RNA 調(diào)諧有機分子可以使用常見的化學工藝和材料生產(chǎn)，用于讀取結(jié)果的激光可與廉價、廣泛使用的商用綠色激光指示器相媲美。

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