5月26日從南開大學(xué)獲悉，該校物理科學(xué)學(xué)院田中華人民共和國(guó)成立、劉智波研究組利用全內(nèi)反射下石墨烯對(duì)介質(zhì)折射率異常敏感的光學(xué)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了超靈敏單細(xì)胞實(shí)時(shí)流動(dòng)傳感。這一成果可以使癌細(xì)胞在形成之初即被精確“光測(cè)”出來(lái)，將為癌癥預(yù)防提供一條新途徑。

    石墨烯是一種呈蜂巢狀排列的單層碳原子結(jié)構(gòu)，是目前已知的最薄、最堅(jiān)硬的納米材料。在全內(nèi)反射這種特殊的結(jié)構(gòu)下，對(duì)于介質(zhì)折射率異常靈敏是石墨烯材料的重要特性之一。田中華人民共和國(guó)成立、劉智波領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn)，折射率的靈敏度與石墨烯的層數(shù)有極大關(guān)系，并且層數(shù)有一個(gè)最優(yōu)值。他們通過(guò)與南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝課題組合作，不斷控制石墨烯的層數(shù)，最終制出厚度為8個(gè)納米的石墨烯材料，其折射率的靈敏度和分辨率達(dá)到目前國(guó)際上最高水平。

    在此基礎(chǔ)上，課題組結(jié)合微流體技術(shù)和病變細(xì)胞的折射率差異，將這一超高的折射率靈敏度成功應(yīng)用于單細(xì)胞傳感。記者在實(shí)驗(yàn)室看到，實(shí)驗(yàn)人員將制備出的8納米厚石墨烯均勻鋪于一塊三棱鏡的一面，緊貼石墨烯上方建有一條細(xì)胞通道。實(shí)驗(yàn)時(shí)，一束光從棱鏡一面射入，穿透石墨烯照射在細(xì)胞通道上，反射光從棱鏡另一面射出。實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)光電轉(zhuǎn)化，即可得到一份波形圖。如果細(xì)胞通道中存在癌細(xì)胞，則波形圖上將會(huì)呈現(xiàn)出明顯的波峰。即使數(shù)千個(gè)正常細(xì)胞中有一個(gè)發(fā)生了病變，這種“光測(cè)”方法都可以將其準(zhǔn)確識(shí)別出來(lái)。

    該課題組論文已在國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域權(quán)威刊物《Nano Letters》上發(fā)表，美國(guó)著名的納米技術(shù)與納米科學(xué)網(wǎng)進(jìn)行了同步報(bào)道。