利用多重表面電漿共振增強紅外光光譜 - 泛科學

這些金屬奈米粒子透過表面電漿子與光產生強烈的交互作用，可做為光學天線（optical antenna）來捕捉或吸收光，因此可藉由調整電漿共振頻率靠近或遠離各種分子振動模態，來 ... 000文字分享友善列印000科技能源利用多重表面電漿共振增強紅外光光譜NanoScience・2012/10/19・703字・閱讀時間約1分鐘・SR值617・十年級＋追蹤美國研究人員第一次成功利用多重表面電漿共振（multipleplasmonicresonance）的方法，來增強材料在不同吸收波段的紅外光光譜。

這項技術可望廣泛用來探測各種不同的材料結構，其中包含利用不同紅外波段的分子指紋（molecularfingerprint）來探測分子結構。

許多分子在紅外光的激發下會產生振動，尤其是生物分子。

分子振動方式或振動模態可以反應出樣品中不同鍵結的特徵，因此探測這些振動模態的存有助於了解分子內部結構。

在此之前已有研究群證明可以經由設計製作出共振頻率落在電磁頻譜中紅外波段的金屬奈米粒子。

這些金屬奈米粒子透過表面電漿子與光產生強烈的交互作用，可做為光學天線（opticalantenna）來捕捉或吸收光，因此可藉由調整電漿共振頻率靠近或遠離各種分子振動模態，來探測分子的振動模態。

然而此技術的主要限制在於這種表面電漿共振只能增強某一小範圍內分子模態的光吸收，亦即只有少數的分子鍵結可以被觀察到，所以如何設計一個具有多重頻率的共振腔來增強不同的分子振動模態成為一個重要課題。

波士頓（Boston）大學的HaticeAltu研究團隊使用兩條互相垂直的金奈米線，隔著一層數百奈米厚的氟化鎂薄膜排列在金膜上，此結構形成具有雙重共振帶的完美吸收體（dual-bandperfectabsorber），能吸收在此頻率範圍內超過90%的入射光。

相較於傳統單一金屬粒子只能提供一個狹窄的電漿共振帶，這種垂直排列的金屬奈米線可藉由破壞其對稱性來誘發多重的電漿共振帶，因此這種技術將來可望有效地應用在研究蛋白質結構和其他生物分子如脂質、核酸、和細菌等微生物。

詳見ACSNano｜DOI:10.1021/nn3026468。

資料來源：EnhancingIRspectroscopy.NanoTechWeb[Sep19,2012]譯者:院繼祖(中原大學物理系)責任編輯:劉家銘轉載自奈米科學網日常隨手的物品，看起來像是海底世界！？簡單俐落—WowstickDrill職人電鑽筆手寫比吃銀杏快又便宜！？科學實驗室EP.3—手寫內容立即數位化！你知道台人金融知識不及格嗎？理財觀念從小做起！面對環境V.S.經濟，是否還有第三種解法？感情攻防戰！你不可不知的出軌心理！相關標籤：奈米材料電漿熱門標籤：量子電腦BNT疫苗珊瑚諾貝爾獎前列腺文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論NanoScience69篇文章・ 1位粉絲＋追蹤主要任務是將歐美日等國的尖端奈米科學研究成果以中文轉譯即時傳遞給國人，以協助國內研發界掌握最新的奈米科技脈動，同時也有系統地收錄奈米科技相關活動、參考文獻及研究單位、相關網站的連結，提供產學界一個方便的知識交流窗口。

網站主持人為蔡雅芝教授。

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揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

圖／科技魅癮提供基因定序對人類生命健康的意義在歷史上，DNA解碼從1953年的華生（JamesWatson）與克里克（FrancisCrick）兩位科學家確立DNA的雙螺旋結構，闡述DNA是以4個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了2003年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。

原本這項計畫預計在2005年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量DNA跟RNA的結構單位，但無法排序；直到1977年，科學家桑格（FrederickSanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓DNA形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。

為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將DNA打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。

不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前NGS並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。

又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。

再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。

圖／科技魅癮提供建立屬於臺灣華人的基因庫每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自2012年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwanbiobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。

而2018年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了20萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過99％是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。

這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有21.2％的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％的人有藥物過敏的基因標誌。

這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。

對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。

科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

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擋不住的魅力，戒不了的讀癮，盡在《科技魅癮》！RELATED相關文章「彈指」的速度到底有多快？物理學研究揭秘：只要0.007秒！貓的寄生蟲可以奴役人類？如果「弓漿蟲」寄生人腦會怎樣？——《傳染病的世界史》動完手術覺得冷？認識「手術低體溫」——如何避免麻醉併發症？起司、優格與馬奶酒：歐亞草原的乳製品，開啟遊牧民族新時代！TRENDING熱門討論即時熱門你的酒醉類型是哪種動物？258分鐘前公設化集合論的奧秘(16)戴德金切割與實數的定義111小時前生命的本質是意識還是肉體？我們該透過基因科技成為「超人類」嗎？——《再．創世》專題313小時前雄性大角羊的難題：要成為男同志還是偽娘？——《動物同性戀：同性戀的自然史》21天前那些搞錯用途的毒物：第二屆泛泛泛科學Podcast主題票選224天前如何漫遊元宇宙？Metaverse專文3選1：第二屆「泛糰策題高峰會」文章票選162021/11/12為什麼大家聽到臉書改名都笑了？綜觀科學界的一個Meta各自表述！82021/11/14換個角度看世界！為何你需要認識家中的不速之客？——《台灣常見室內節肢動物圖鑑》53天前