大连理工团队发明金属毛细管光度计

日前，大连理工大学电信学部黄辉教授团队发明了一种基于金属波导毛细管的便携式、低成本光度计，用于超高灵敏度的光度检测，对微量物质的检测能力可提升3000多倍。

5月28日，Nature系列期刊《Scientific Reports》刊登了黄辉教授研究团队的论文，题为A compact photometer based on metal-waveguide-capillary: application to detecting glucose of nanomolar concentration,Scientific Reports, 5, 10476 (2015).

在生命科学、食品安全和环境监测等领域中，液体痕量分析是当前亟需解决的课题，例如测试尿液中的微量色氨酸/酪氨酸可以早期筛查癌症和肿瘤，检测水中的微量重金属元素含量可以获知水污染程度。光度计（或称分光光度计），是目前检测液体中微量物质的最常用仪器之一，但光度计的微量物质检测能力，即能够测到的最低浓度值（检测极限）还有待改善。

现有主流分光光度计产品（安捷伦公司Cary 300系列）多采用宽度1cm的石英比色皿。与其相比，黄辉团队研发的光度计采用7cm长的金属波导毛细管，细管直径约2mm，由不锈钢材质经特殊工艺加工得来；利用金属波导毛细管中存在的非线性光学效应，可以大幅增加光程，并有效克服毛细管中常见的气泡和光学损耗问题，相关技术已申请国家专利。

以红墨水作为标准测试物，逐次5倍稀释，安捷伦公司Cary 300光度计只能检测出第9次稀释的颜色，而金属毛细管光度计可检测出第14次稀释的颜色，检测极限改善了3125倍。以血糖为例，均采用普通的过氧化酶作为显色剂进行显色后，安捷伦公司Cary 300光度计可检测出的最低浓度是640纳摩尔每升，而金属毛细管光度计可以检测的最低浓度是5.12纳摩尔每升。如果改进显色剂的稳定性或加长金属波导毛细管，有望检测出更低浓度的溶液。

该成果大幅提高了光度计的微量物质检测能力，同时，仪器成本可以降低10倍以上，体积减小约5倍以上，将在生命科学、食品安全和环境监测等领域中获得广泛应用。黄辉教授长期致力于光电子器件以及光电集成技术的研究，本研究成果受到国家自然科学基金项目与中央高校基本科研业务费项目的联合资助。

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