基于量子物理学的传感器可以检测SARS-CoV-2病毒

一种检测导致 Covid-19 的病毒是否存在的新方法可能会导致检测速度比现有检测方法更快、成本更低，并且可能更不容易出现错误结果。研究人员表示，虽然这项基于量子效应的工作仍处于理论阶段，但这些探测器可能适用于检测几乎任何病毒。

麻省理工学院博士生李昌浩在《纳米快报》杂志上发表的一篇论文中描述了这种新方法;Paola Cappellaro，核科学与工程和物理学教授;滑铁卢大学的 Rouholla Soleyman 和 Mohammad Kohandel。

现有的 SARS-CoV-2 病毒检测包括检测特定病毒蛋白的快速检测，以及需要数小时处理的聚合酶链反应 (PCR) 检测。这些测试都不能高精度地量化存在的病毒量。即使是黄金标准的 PCR 测试也可能有超过 25% 的假阴性率。相比之下，该团队的分析表明，新测试的假阴性率可能低于 1%。该测试也可能足够灵敏，可以在一秒钟内检测到几百条病毒 RNA。

这种新方法利用了微小钻石中的原子级缺陷，称为氮空位 (NV) 中心。由于钻石晶格中发生量子效应，这些微小缺陷对微小扰动极为敏感，并且正在探索用于需要高灵敏度的各种传感设备。

新方法将涉及用一种材料涂覆包含这些 NV 中心的纳米金刚石，该材料与它们磁耦合，并且经过处理仅与病毒的特定 RNA 序列结合。当病毒 RNA 存在并与这种材料结合时，它会破坏磁性连接并导致钻石荧光发生变化，而这种变化很容易被基于激光的光学传感器检测到。

研究人员说，该传感器仅使用低成本材料(所涉及的钻石比灰尘小)，并且可以将设备放大以一次分析整批样品。钆基涂层及其 RNA 调谐有机分子可以使用常见的化学工艺和材料生产，用于读取结果的激光可与廉价、广泛使用的商用绿色激光指示器相媲美。

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