據物理學家組織網1月14日（北京時間）報道，一個由英國曼徹斯特大學和法國艾克斯—馬賽大學人員組成的研究小組，開發出一種新型的等離子超介質探測設備，利用了奇點光學中超常相位拓撲的性質，能通過簡單的光學系統就看到單個分子，并在幾分鐘內分析出它的成分，藥物檢測精確度提高了3個數量級，可用于人體藥檢、機場安檢、爆炸物探測等。相關論文發表在最近出版的《自然·材料》上。

“該設備的總體設想是要通過一種簡單的光學系統，如顯微鏡，來看到單個分子，真實地看到它們。”領導該研究的薩沙·格里喬科說。他提出了一種新的傳感設備：一種具有黑暗拓撲性的人造材料。這種設備極其靈敏，而其靈敏性是來自它的光相位拓撲性能，即使附著一個小分子也能引起反應。

奇點相位的超常性質是研究許多重要物理現象的關鍵，通過控制光相位，人們能造出“扭曲的”光子流，如光渦流結；打斷相位使之分離，就會產生奇點光場。而等離子超介質經過恰當設計就會顯出一種拓撲性，從而在其附近產生突然的相位改變。利用這一性質能造出一種等離子共振傳感器，從根本上提高探測的靈敏度。

為了測試該設備，研究人員給一種等離子超介質涂了一層石墨烯，然后將氫氣導入石墨烯上面，利用可逆的石墨烯氫化反應來測試其靈敏度。“石墨烯是用于檢測分子靈敏性的最佳材料之一，可以很容易地把氫分子以可控的方式附著在上面。”格里喬科說，他們證明了該設備能探測到單個生物分子水平。通過驗血可以檢測人體內的毒素或藥物，幾分鐘就能出結果，精確度比現有設備高出3個數量級。

研究人員指出，這一概念性論證結果提供了一種更簡單的、可升級的單分子免標記生物感測技術，使藥物檢測更加快捷精確，可用于檢查運動員是否服用了違禁藥物以及機場或機密要地的安檢，預防恐怖分子藏匿爆炸物、不法商販走私藥物等，還可能探測人們感染了哪種病毒。

格里喬科說，奇點光學是一門新興學科，研究的是光在超常相位的性質，他們的成果顯示了這一學科在實際應用方面的巨大價值。這只是個開始，它可能對藥物與病毒探測、安全檢查等產生深遠影響。