圣安德鲁斯大学的科学家们研制出了首批能够同时吸收两个光子并发射圆偏振光的有机材料样品。这种罕见特性的结合有望为生物组织的深层扫描带来一场革命。
用于荧光显微镜的普通染料在组织深处会迅速散射，信号在几百微米深处就已衰减。而来自多共振热活化延迟荧光材料（MR-TADF）这一类别的新型手性分子表现则不同：它们会同时吸收两个红外光光子，随后发射出偏振方向明确设定的可见光。
想象一支手电筒，它同时射出两束光而非一束，并且还“记得”光朝哪个方向旋转。这些化合物正是如此工作的。分子的手性——即其镜像不对称性——使发射出的光主要朝一个方向旋转，从而能够滤除噪声并获得更清晰的图像。
双光子吸收本身已在医学中得到应用：红外光比可见光穿透得更深，对组织的损伤也更小。再加上圆偏振发光，信号便更具信息量——研究人员将能够分辨出以往混成一片模糊整体的结构。
这项发表在《Nature Communications》上的研究由埃利·齐斯曼-科尔曼教授团队与达勒姆大学的同行合作完成。目前这还只是实验室样品，但现在已经清楚：此类材料有望成为在几毫米深处对肿瘤、血管和神经纤维进行无创成像方法的基础。
从长远来看，医生将能够在不用X射线和强磁场的情况下获得内脏器官的三维图像，而生物学家则能在整个生物体内部实时观察生命过程。一种材料同时解决了两项任务：深层穿透与高对比度的偏振信号。
研究人员已经开始在生物介质中测试这些新化合物。
