近期，中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院田博教授及其合作者團(tuán)隊(duì)在美國物理學(xué)聯(lián)合會(huì)期刊Applied Physics Letters發(fā)表了題為“基于磁納米顆粒凝集的光磁生物傳感中的米氏散射（Mie scattering in magnetic nanoparticle agglutination-based optomagnetic biosensing）”的研究論文。該文第一作者為中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2023級碩士生楊渝淋，通訊作者為中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院田博教授和北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院鐘景教授，華中科技大學(xué)人工智能與自動(dòng)化學(xué)院劉文中教授為共同作者。

基于磁納米顆粒凝集的光磁生物傳感已應(yīng)用于各種生物分子的快速靈敏檢測，但其背后的物理機(jī)制尚不完全明確。田博教授及其合作者團(tuán)隊(duì)結(jié)合Fokker-Planck方程和T矩陣構(gòu)建數(shù)值模型，首次闡釋了米氏散射對凝集磁納米顆粒光磁信號(hào)的影響，證明了聚集體具有與單體相反的光磁響應(yīng)。該研究還基于所構(gòu)建的數(shù)值模型提出了一種新的光磁信號(hào)分析方式，可在8分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)皮摩爾級別模型蛋白質(zhì)的定量檢測。

該研究成果作為編輯推薦文章同時(shí)被美國物理學(xué)聯(lián)合會(huì)期刊《科學(xué)之光》（Scilight）以“認(rèn)知不同尺寸磁納米顆粒的反向光磁響應(yīng)（Understanding the opposite optomagnetic responses of different-sized magnetic nanoparticles）”為題進(jìn)行了采訪報(bào)道。報(bào)道指出，“更好的認(rèn)知光磁生物傳感中的米氏散射現(xiàn)象有助于研究人員對光磁頻譜的分析并推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。”田博教授表示，該模型可用于開發(fā)新型光磁傳感器，進(jìn)一步提高對納米顆粒表面生物識(shí)別反應(yīng)的檢測靈敏度和精確性。

Scilight創(chuàng)辦于2017年6月，是美國物理聯(lián)合會(huì)出版社（AIP publishing）出版的網(wǎng)絡(luò)周刊，致力于挑選AIP發(fā)表的物理領(lǐng)域最新的、最具有代表性的文章，簡要總結(jié)其研究成果，并強(qiáng)調(diào)其在該領(lǐng)域的創(chuàng)新性和突破性。Scilight每年從AIP旗下30多個(gè)刊物中僅挑選300余篇物理領(lǐng)域內(nèi)最值得關(guān)注的研究成果進(jìn)行報(bào)道。

本研究得到國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中南大學(xué)研究生自主探索創(chuàng)新項(xiàng)目資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0241272

專訪鏈接：https://doi.org/10.1063/10.0034754

（一審：聞佳敏 二審：黃河 三審：王寬松）