查尔姆斯理工大学（CTH）研究员Mikael Käll讨论了可以帮助对抗novichok型威胁的技术

面对最近在英国发生的诺维乔克（novichok）袭击事件和恐怖主义威胁，一名瑞典研究人员提出了一种可以检测化学战剂痕迹的方法，以帮助援救人员拯救生命。目前，这种化学战剂的识别还需要精密的实验室设备支持。

在致力于纳米科学与工程研究的国际光学工程学会（SPIE）光学与光子学专题讨论会上，来自瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学（CTH）的生物纳米光子学专家Mikael Käll展示了等离子体纳米结构如何在超低浓度下检测神经毒剂。

Mikael Käll介绍的这种光谱分析方法要用到手持式表面增强拉曼散射（SERS）工具，该工具基于从柔性金覆盖硅纳米柱的基板散射光。Käll在圣地亚哥会议中心对与会者说：“这种方法相当简单、直接且具有成本效益，同时它保持了高度敏感的性能。”

图1 VX的化学结构，它是迄今为止设计的最有效和最致命的神经毒剂之一

Käll表示，虽然这项特殊技术还没有达到产品开发阶段，但是丹麦的研究人员正在寻求类似SERS基板的商业化例子。

二甲氨基氰膦酸乙酯（tabun）和神经毒剂维埃克斯（VX）

Käll展示了无标记的分子指纹图谱，他说这比VX和tabun等致命神经毒剂的早期测试表现更好。Tabun是在第二次世界大战期间研发的，化学性质与沙林和诺维乔克家族相似，而芥子毒气、tabun、VX和沙林曾在1988年被用于攻击伊拉克哈拉巴（Halabja）的库尔德人，这是一起臭名昭著的化学袭击事件。

根据Käll的说法，表面增强拉曼散射（SERS）方法成功地检测到了水溶液浓度比传统技术低5个数量级的神经毒剂。对于VX和tabun，检测极限浓度分别估计为约13和670飞摩尔。某些novichok变种，被认为是有史以来设计出的最致命神经毒剂，致命可能性比VX几乎要高一个数量级——这意味着即使微量的化学物质也可能是致命的。

Käll还展示了基板表面液滴黏附性高和纳米柱聚集的区域，这是由于弹性毛细管力并导致等离子体“热点”中目标分子富集的结果——反过来又使产生的拉曼信号增强。他表示：“这个方法最突出的优势是它比传统方法更简单，同时成本更低。”

制药的驱动力

与此同时，越来越多的研究人员正在研究由硅等高折射率材料制成的介电纳米粒子的纳米光学性质和潜在应用。Käll引用了三个应用到他自己工作的例子，即：诊断和生物研究中的蛋白质抗体分析、观察单分子水平的抗原相互作用和研究人工细胞膜中单质脂分子扩散。

更广泛地说，Käll表示：“通过观察我们用光学镊子纳米棒观察到的旋转动力学，你可以研究很多基本的、非平衡的热力学。” 通过等离子体激元进行更好的分子检测和分析的关键驱动因素会给制药行业带来巨大的应用潜力，同时它们还会应用于太阳能电池生产，以及促使新通信设备研发的各种量子应用。Käll表示：“我们已经学会了如何制造用于传感的硅粒子，这些步骤的结合为未来的研究提供了很好的机会。”

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