在一个具有潜力转变生物标志物检测的重大进展中，科学家们创造了一种被称为“飞秒场成像”的突破性技术。这项创新方法使得能够在近红外光谱中以非凡的灵敏度准确测量微量液体，达到微摩尔级别。这一发展为无标签生物成像和在水基环境中识别特定分子开辟了新的机遇，为增强生物医学创新奠定了基础。
超短激光脉冲可以导致分子剧烈振动，类似于快速敲击产生铃声的效果。当这些分子受到短暂光束的刺激时，它们会发出一种称为“自由感应衰减”（FID）的信号，该信号包含关于分子的关键信息。这个信号持续的时间只有瞬间（最长可达一万亿分之一秒），并提供分子振动的独特“指纹”。在飞秒场成像中，通过利用超短激光脉冲，分子的信号与激光脉冲区分开，使得可以在干净的环境中检测振动响应。这使得研究人员能够准确定位特定分子，创造出无干扰地识别生物标记的新机遇。作为其有效性的演示，研究人员成功测量了水和乙醇中低至4.13微摩尔的微弱组合带，这是首次实现。
这项技术的核心是利用充气光子晶体光纤生成强大的超短光脉冲。这些脉冲被压缩到几乎一个光波周期的持续时间，并与相位稳定的近红外脉冲配对以进行检测。一种称为电光采样的场检测技术能够测量这些极短脉冲，检测带宽接近拍特赫兹，捕获具有令人印象深刻的时间分辨率400阿秒的场。这种卓越的时间分辨率使科学家能够以卓越的准确性研究分子相互作用。
根据马普光学科学研究所的博士生Anchit Srivastava的说法，“我们的发现大大增强了分析液体样本的能力，提高了灵敏度并且动态范围更加广泛。重要的是，我们的技术有助于消除液相和气相的信号，从而实现更精确的测量。”
Hanieh Fattahi补充道，“通过同时测量相位和强度信息，我们正在探索高分辨率生物光谱显微镜的新机会。这项研究不仅推进了场分辨计量学领域，而且还丰富了我们对超快过程的理解，具有应用于化学和生物等各种领域的潜力，在这些领域中，准确的分子检测至关重要。”
