激光与生物专家合作研究病毒，以预防未来类似新冠疫情发生

美国伯克利国家实验室的激光和生物专家正在合作开发一个平台和实验，以研究病毒的结构和成分，并了解病毒如何与周围环境相互作用。这类实验可以为如何降低病毒的传染性提供新的见解。

新平台将建立在伯克利实验室在基于激光的等离子体加速方面世界领先的研发成果的基础上，在研究中激光脉冲将产生一种奇特的，超热的物质状态，即等离子体，从而迅速加速带电粒子（电子和离子）。伯克利实验室的科学家去年以20厘米的跨度将电子加速为高能，刷新了自己的世界纪录。

图片来源：伯克利实验室

在新的装置中，加速电子将产生x射线，x射线将作为显微镜下的频闪仪，捕捉病毒携带的水滴滴入x射线路径的图像。与此同时，同步到千万亿分之一秒内，第二束激光束将撞击这些微滴，以获取另一层关于病毒粒子及其构成以及微滴中其他物质的数据。

在这项初步研究中，研究人员将使用与新冠病毒具有类似特性的替代病毒，但对于实验室工作人员来说是安全的。“这些液滴不仅是一小袋水，而且是蛋白质和盐的复杂混合物，会影响病毒的稳定性，”伯克利实验室生物系统与工程系的生物工程与生物医学系主任Antoine Snijders说道。

液滴旨在模拟人体呼吸系统的环境

Snijders表示：“这项研究令人兴奋的是，它将使人们更好地理解呼吸道飞沫及其中所含病毒的化学特性。一旦我们了解了这些液滴中的化学特性和病毒灭活的机制，我们就有可能降低空气传播疾病的传播效率。”

图片来源：伯克利实验室

激光脉冲（左，红色）产生等离子体（浅蓝色），该等离子体加速电子（深蓝色）。加速的电子产生X射线（黄色），用于对包含病毒的液滴（中心为蓝色球）成像。辅助激光（右侧，红色）也撞击液滴，以捕获病毒碎片的质谱测量结果（绿色）。

实验将结合两种技术：用于结构信息的X射线成像和用于了解样品的化学组成直至单个蛋白质和分子水平的细节的质谱法。

实验中的次级激光将通过充电并分解样品中的物质来提供光谱信息。然后可以通过检测器化学测量和分析病毒的单个蛋白质成分。

伯克利实验室激光加速器中心主任Eric Esarey表示，开发激光等离子体加速技术的最终目的是减小可用于医疗，工业和研究领域的各种容量的粒子加速器的尺寸和成本。他说：“原则上，这可能是一种紧凑，功能强大且低成本的设备，可以在许多实验室和许多医院中使用。”