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加州大学欧文分校科学家开发新的可视化技术

上传时间:2023-01-11 16:06:47浏览量:197

加州大学欧文分校作为全美第34的最佳公立的大学,近期该校的科学家开发新的可视化技术,它可以捕捉电磁波谱中红外部分物质的光谱图像,这一发现最近登上了《科学进展》杂志的封面,有望帮助包括医疗和科技在内的许多领域的研究人员和行业,快速可视化各种材料或组织的化学成分。

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  加州大学欧文分校化学系的博士候选人戴夫·克奈兹(Dave Knez)说,他是该期刊论文的主要作者。“有了这项技术,我们可以更自信地说,样品中存在一种特定的化学物质,或给定的化学键。”

  开发该方法的关键是能够快速捕获和区分组成图像所需的红外波长。加州大学欧文分校激光光谱学实验室主任、助理化学教授德米特里·菲什曼(Dmitry Fishman)说,这类似于智能手机摄像头记录可见光光谱中不同颜色(因此是不同波长)来创建照片的方式。

  菲什曼解释说,化学键只振动并吸收光谱中红外部分的光。到目前为止,制作出清晰度好的图像并不容易。他说,这项新技术“在红外线中看到‘颜色’”。“颜色揭示了光谱线,这反过来又提供了化学‘指纹’。”

  这使得准确评估“你所观察的材料的成分,包括人体组织,”更容易得多,UCI化学教授、该论文的合著者埃里克·波特玛(Eric Potma)说。

  Potma说,在医学领域,最有可能的应用将是分析受到疾病折磨的组织,他解释说,这种方法可以极大地加快和改进此类测试。

  该技术还可以检测化学成分随时间的变化,这将有助于跟踪化学反应和过程。

  这项工作是该团队最近在《自然之光:科学与应用与光学》杂志上发表的研究的下一阶段。然而,他们的第一个原型并不能捕捉到完整的中红外光谱。相反,它只能提供特定颜色的单个图像帧。

  新的发展使团队能够快速捕捉图像,其中视频帧的每个像素也包含完整的光谱信息。

  Potma说:“这就像黑白电视和彩色电视之间的区别。”他指出,这也是之前的技术还没有准备好应用于医药等行业的原因之一。

  现在,Knez和他的团队希望为他们的发现设计实际用途。“我们计划利用这项技术来解决实际问题,从基本化学过程的可视化到癌症研究、组织病理学、组织动力学和大量的工业应用——在任何地方实时看到化学反应的能力都是至关重要的。”

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