新墨西哥大学的史蒂夫·卡尔 学分:新墨西哥大学 随着新冠肺炎今年席卷全球，夺去了数十万人的生命，人们很快意识到，控制其传播的一个重要因素是能够快速、准确地检测出导致它的非典病毒，以及它产生的抗体
现在，新墨西哥大学和西班牙马德里自治大学(UAM)的科学家发表了一项新的研究，他们说这将有助于更快更有效地检测像SARS-CoV-2这样的病毒
他们的工作题为“二分纳米粒子阵列中的超晶格共振和亚晶格共振”，发表在《纳米计算机科学》杂志上
由UNM物理和天文学系理论纳米光子学小组的助理教授亚历杭德罗·曼贾瓦卡斯和UAM的安东尼奥·费尔南德斯·多米·恩圭斯领导，这项工作属于纳米光子学领域，该领域研究光和尺寸在数百纳米量级的物体之间的相互作用
作为参考，人类头发的厚度约为40，000纳米，而引起新冠肺炎的病毒的大小为125纳米
纳米光子学的许多应用，包括检测SARS-CoV-2等病毒所需的超灵敏生物传感，以及可用于产生所需颜色相干光的纳米激光，都依赖于仅对非常窄的颜色范围(换句话说，光的波长)做出响应的系统
设计光谱响应如此窄的系统的一种方法是利用一组金属纳米粒子之间的集体相互作用，这些纳米粒子是具有纳米级尺寸的微小结构，以有序的方式排列，称为周期阵列
在这项研究中，研究人员专门观察了包含两种不同尺寸纳米粒子的周期性阵列，而不是以完全一致的排列为特征的更常见的排列
“两种不同的纳米粒子之间的相互作用比只有一种尺寸的粒子阵列产生更窄的响应，”阿尔瓦罗·夸尔特罗-冈萨雷斯说，他是UAM的一名研究生，也是这篇论文的主要作者
“此外，它还能使它们对制造缺陷更加稳健，因此具有所需响应的阵列可以更容易地在实验室中制造出来
" 当大规模生产测试或利用这些系统的光学响应的其他设备时，这种增强的健壮性会产生巨大的影响
这项激动人心的工作结合了半分析计算和严格的数值模拟，由三名研究生夸尔特罗-冈萨雷斯(2019年9月至2020年2月期间访问了UNM)以及UNM物理和天文学系的斯蒂芬·桑德斯和劳伦·尊德尔协同完成
“我们的半分析预测让我们对结果背后的物理学有了深入的了解，而数值计算有助于证实它们的有效性，”桑德斯谈到这项工作时说
“理解系统健壮性的关键来自于我们对有限系统的计算，”Zundel补充道
“结合两个小组的专业知识是这项工作成功的关键，”合作的曼贾瓦卡斯说
费尔南德斯·多明格斯对此表示赞同，并补充道:“我希望这只是我们之间许多合作努力的开始
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