——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
微型無(wú)線天線利用光來(lái)檢測(cè)液體環(huán)境中的微小電信號(hào)(藝術(shù)圖),。圖片來(lái)源:美國(guó)麻省理工學(xué)院
美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家研制出一款新型無(wú)線天線,。它能以前所未有的精度監(jiān)測(cè)生物系統(tǒng)內(nèi)的電信號(hào),包括微弱至2.5毫伏的來(lái)自心臟和大腦的信號(hào),。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志,。
電信號(hào)是細(xì)胞之間進(jìn)行通信的基礎(chǔ)。然而,,精確記錄這些電信號(hào)一直面臨極大挑戰(zhàn),。
團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了有機(jī)電散射天線(OCEAN)。這款天線能同時(shí)記錄來(lái)自數(shù)千個(gè)位點(diǎn)的電信號(hào),,且空間分辨率高達(dá)微米級(jí)別,。另外,OCEAN上的天線可將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光,,生物實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)顯微鏡即可輕松測(cè)量這些光,。
團(tuán)隊(duì)表示,有了這款無(wú)線天線,,他們無(wú)需借助電線和放大器,就能對(duì)人體內(nèi)的細(xì)胞進(jìn)行深入研究,。這有望為心律失常,、阿爾茨海默病等疾病的診斷提供新途徑,從而實(shí)現(xiàn)更有針對(duì)性的治療,。
為研制出這款天線,,團(tuán)隊(duì)先在玻璃基板上疊加導(dǎo)電和絕緣材料,然后使用聚焦的離子束蝕刻出納米級(jí)的小孔,。隨后,,他們將這塊芯片浸入含有一種聚合物前體的溶液中。通過(guò)向溶液中施加電流,,前體材料被吸引到芯片上的小孔內(nèi),,蘑菇形天線從下往上開(kāi)始“生長(zhǎng)”。
借助該方法,,團(tuán)隊(duì)在單塊芯片上制造出數(shù)百萬(wàn)個(gè)天線,。這些天線的寬度僅1微米,具有出色的靈敏度,,可檢測(cè)低至2.5毫伏的信號(hào),,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于神經(jīng)元用于通信的100毫伏信號(hào)。同時(shí),,這些設(shè)備還能捕捉電信號(hào)的快速變化,,并在毫秒內(nèi)作出響應(yīng)。
目前,,這款天線只能用于細(xì)胞外部,。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),,使其能穿透細(xì)胞膜進(jìn)行更精確地測(cè)量。
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