聖安德魯斯大學的科學家製造出首批能同時吸收兩個光子並發出圓偏振光的有機材料樣品。這種罕見的特性組合有望為生物組織的深層掃描帶來革命。
用於螢光顯微鏡的普通染料在組織深處會迅速散射，訊號在幾百微米深處就已衰減。屬於多共振熱活化延遲螢光材料（MR-TADF）類的新型手性分子則表現不同：它們一次吸收兩個紅外光光子，隨後發出偏振方向明確的可見光。
想像一支手電筒，它同時射出兩道光束，而且還「記得」光朝哪個方向旋轉。這些化合物正是如此運作。分子的手性——即其鏡像不對稱性——使發出的光主要朝一個方向旋轉，從而能夠濾除雜訊，獲得更清晰的影像。
雙光子吸收本身已在醫學中使用：紅外光比可見光穿透得更深，對組織的損傷也更小。再加上圓偏振發光，訊號便更具資訊量——研究人員將能分辨出以往混成一片模糊輪廓的結構。
這項發表於《Nature Communications》的研究由埃利·齊斯曼-科爾曼教授團隊與杜倫大學的同事合作完成。目前這還只是實驗室樣品，但現在已很清楚：這類材料可以成為在數毫米深處對腫瘤、血管和神經纖維進行非侵入性成像的基礎。
展望未來，醫生將能在不使用X光和強磁場的情況下獲得內臟的三維影像，生物學家則能在完整生物體內即時觀察生命過程。一種材料同時解決兩個難題：深層穿透與高對比度的偏振訊號。
研究人員已著手在生物介質中測試這些新化合物。
