东京大学光子科学与技术研究所的研究人员 Takuma Nakamura、Kazuki Hashimoto 和 Takuro Ideguchi 将拉曼光谱的测量率提高了 100 倍，拉曼光谱是一种常用的技术，用于测量分子的“振动指纹”以识别分子。

由于测量速率一直是主要的限制因素，这一改进有助于许多依赖于识别分子和细胞的领域的进步，例如生物医学诊断和材料分析。该研究结果发表在《超快科学》杂志上。

识别各种类型的分子和细胞是基础科学和应用科学中的关键步骤。拉曼光谱是一种广泛用于此目的的测量技术。当激光束投射到分子上时，光会与分子键的振动和旋转相互作用，从而改变散射光的频率。这样测量的散射光谱是分子独特的“振动指纹”。

“测量是科学的基础，”这项研究的首席研究员 Ideguchi 说道，“因此，我们努力在测量系统中实现最高性能。特别是，我们致力于突破光学测量的界限。”

由于拉曼光谱是一种广泛使用的测量技术，因此人们曾多次尝试对其进行改进。其主要限制因素之一是测量速率，导致其无法“跟上”某些化学和物理反应的变化速度。该团队着手从头开始构建一个系统来提高测量速率。

井手口说：“我考虑这个想法已有十多年，但一直无法启动这个项目。几年前我们开发了全新、最佳的激光系统，最终取得了进展。”

研究人员利用他们在光学和光子学方面的专业知识，将三种成分结合在一起：相干拉曼光谱(一种产生比传统自发拉曼光谱更强的信号的拉曼光谱)、专门设计的超短脉冲激光器和使用光纤的时间拉伸技术。

结果，他们实现了 50 MSpectra/s(每秒百万光谱)的测量率，与迄今为止最快的 50 kSpectra/s(每秒千光谱)测量率相比提高了 100 倍。Ideguchi 描述了这一改进的广泛潜力。

“我们的目标是将我们的光谱仪应用于显微镜，从而能够利用拉曼散射光谱捕获二维或三维图像。此外，我们设想将该技术与微流体技术相结合，将其用于流式细胞术。这些系统将实现高通量、无标记的化学成像和细胞或组织中生物分子的光谱分析。”