10月30日消息，拉曼散射光谱法（Raman scattering spectroscopy）因其能够检测单个分子的特征光谱指纹而被广泛用作物质分析技术。

然而，拉曼散射光谱法的测量速度往往天生就很慢，尽管许多傅里叶变换和时间拉伸方法都旨在改善这一问题，但东京大学的一项研究显示，测量速度目前仍然低于每秒500 kilo-spectra。东京大学的研究团队表示，这个速度太慢，无法跟上某些化学和物理反应的变化速度，因此，他们打算从头开始构建一个定制的拉曼光谱系统来提高测量速度。

正如Ultrafast Science期刊上发表的“Broadband Coherent Raman Scattering Spectroscopy at 50,000,000 Spectra per Second”文章所述，东京大学的概念验证平台将拉曼光谱的测量速度提高了100倍，为“前所未有的不可逆现象亚微秒动力学测量和极高通量测量”开辟了发展前景。

东京大学光子科学与技术研究所Takuro Ideguchi表示：“我们考虑这个想法已经十多年了，但过去一直没能启动这个研究项目。终于几年前，我们开发出新型的激光系统，并在拉曼光谱领域取得了进展。”

该项目将其自己的双色Yb:光纤锁模激光器与使用皮秒探测脉冲的时间拉伸检测方案相结合。这个组合平台被称为时间拉伸相干斯托克斯拉曼散射（TS-CSRS）光谱，结合了CSRS光谱的宽带生成和时间拉伸检测。

在使用覆盖200至1200 cm⁻¹分子指纹区域的有机分子进行试验时，该TS-CSRS光谱平台实现了每秒50 mega-spectra的测量率，比正常值提升了100倍。

东京大学的研究团队指出，由于目前使用的激光重复率设定了一个实际极限，因此有可能进一步提高速率。具有更高重复率的激光应该可以提高拉曼光谱的测量速度，但代价是牺牲相同检测带宽下的光谱带宽或分辨率。

该研究项目预计，TS-CSRS光谱方法实现测量速度的提升将使多种应用受益。该研究团队在论文中指出，在约20纳秒的时间分辨率下进行连续拉曼光谱测量的能力可以揭示超快速和不可逆的复杂现象，例如光反应蛋白的动力学。高速高光谱成像是另一个有前途的方向。

TS-CSRS光谱方法还可以显著提高采样操作的信噪比（SNR），使其能够以与基于荧光光谱的同类产品相当的更高事件率检测各种分子种类。

“我们的目标是将我们的拉曼光谱仪应用于显微镜，从而能够使用拉曼散射光谱捕获2D或3D图像。”Takuro Ideguchi说，“此外，我们设想将该技术与微流控技术相结合，用于流式细胞术。这种系统将实现细胞或组织中生物分子的高通量、无标记化学成像和光谱分析。”