提速10万倍！CARS技术重新定义单颗粒超快成像！

研究背景

在微观世界里，科学家们一直想看清单分子、单颗粒的真实面貌，但传统拉曼光谱技术，长期被信号太弱、速度太慢两大难题困扰。信号弱，难以捕捉单分子、单颗粒这类微小目标。速度慢，则像老式相机成像迟缓，跟不上细胞、分子反应等瞬态过程，只能定格静态画面，无法还原真实动态。

为突破传统技术局限，科研领域探索出几条主流技术方案：

SERS：借助纳米结构实现信号强力放大，拥有出色的检测灵敏度，但成像速度偏慢，难以捕捉实时动态过程。

CARS：凭借相干拉曼效应实现微秒级超快成像，可一旦进入单颗粒尺度，信号就极易被背景噪声淹没，变得微弱难测。

SECARS：结合了SERS 信号强、CARS速度快的双重优势。但早期技术只能在少数特殊结构上测出微弱信号，没能真正实现单颗粒检测，也无法同时做到超快成像与超高灵敏度。

研究成果

就在这一领域难题长期悬而未决之际，一项发表于《Science Advances》的重磅研究，终于带来了突破性答案。该研究由美国波士顿大学Ji‑Xin Cheng教授、美国俄亥俄州立大学Zachary D. Schultz教授，联合俄亥俄州立大学Sanjun Fan博士以及上海交通大学叶坚老师等团队共同完成。这项研究不仅首次在实验上攻克了单颗粒SECARS的核心技术瓶颈，更向全球科研界印证：相干拉曼成像技术（CARS）正成为单分子检测、纳米材料表征领域的下一代核心工具。

数据实证，实现量级突破

这项顶刊研究的核心价值，依托CARS技术的相干增强与精准探测能力，SECARS实现了对传统 SERS 技术的多维度颠覆，也印证了CARS技术的前沿潜力：

成像速度更快

成像速度从SERS的1秒/ 像素直接提升到10微秒/像素，整整提速了10万倍！这意味着科研人员终于能跟上细胞代谢、分子反应这些稍纵即逝的动态过程，彻底摆脱 “只能拍静态画面” 的局限。

信号增强更显著

优化出的 “星形核 - 卫星” 纳米结构，能把信号放大到10¹³倍，比传统的球形结构强了整整10倍。这让原本微弱到几乎看不见的单颗粒信号，变得清晰可辨，彻底解决了信号太弱的行业老难题。

适配范围更普适

这是科研界首次在金纳米二聚体之外，成功在 “星形核 - 卫星” 颗粒上稳定检测到单颗粒信号。这意味着SECARS不再局限于极少数特殊结构，应用场景被大大拓宽。

速度与灵敏度兼得

在10微秒的超快成像速度下，依然能保持稳定可靠的信号质量。这证明CARS技术可以在保证成像速度的同时，输出清晰可用的检测结果，真正满足科研工作的实际需求。

图 1 展示了单颗粒SECARS成像与SEM结构的共定位验证结果。

左侧为高光谱CARS成像图，清晰呈现单颗粒信号亮斑。右侧为对应区域的SEM图像，精准定位纳米颗粒的物理位置与形貌。下方为匹配的单颗粒SECARS光谱，实现了光学信号与物理结构的精准对应，进一步证实了检测结果的可靠性。

图2展示了研究团队对27种不同形貌、尺寸的金基纳米颗粒进行的系统性筛选与性能对比。图中清晰呈现了球形、棒状、星形及核 - 卫星等多种纳米结构。通过高光谱CARS成像，量化了不同结构的SECARS信号强度与增强因子（EF）。结果明确显示，星形核 - 卫星结构的增强因子（EF）可达 10¹³，显著优于球形核 - 卫星结构（10¹²），为单颗粒SECARS最优载体的筛选提供了直接实验依据。

这项重磅研究，不仅首次在实验上攻克了单颗粒SECARS的核心技术瓶颈，更证实了CARS可同时实现超快成像与高灵敏度，打破了速度与精度不可兼得的固有认知，为纳米材料检测、活体细胞观测等领域提供了全新方案。

振电科技 CARS 模块，让前沿研究触手可及

而这项突破的背后，离不开高精准度的相干拉曼成像系统作为支撑，这正是振电科技深耕的核心领域。依托该研究的技术逻辑，我们推出了振电科技相干拉曼成像（CARS）模块，专为高校实验室、科研院所、医院科研部门量身打造，完美适配现有设备，实现 “即插即用” 的前沿技术升级，让普通实验室也能轻松开展顶刊级研究。

极致光相位匹配，信号不 “打折”

精准调控激光相位，完美解决信号衰减问题，单颗粒、低浓度样品也能稳定捕获强信号。

参数灵活可调，适配全场景需求

激光参数精准可调，完美覆盖顶刊实验参数。成像速度自由切换，一台模块满足多样实验需求。

抗干扰能力强，检测更高效精准

智能过滤杂信号，自动提取有效数据，无需手动筛选，检测更高效精准。

无缝兼容，让科研不 “卡壳”

无缝兼容现有设备，无需改造，降低升级成本；专家团队全程护航，一站式支持，助你快速开展顶刊级研究。

当顶刊的前沿理论从实验室走向现实，相干拉曼成像技术正处于从前沿探索到规模化应用的黄金时段。振电科技以这项顶刊研究的核心技术为基础，精准抓住科研人员对单颗粒检测、微秒级超快成像的核心需求，把复杂的前沿技术，变成了 “即插即用” 的模块化解决方案，为科研人的创新之路，注入实实在在的硬核动力。

如果您正深耕单颗粒检测、超快动态观测、高灵敏传感等前沿领域，或是想升级现有设备的相干拉曼能力，不用再费心攻克技术难题。振电科技将以专业的定制化方案和全流程贴心支持，与您携手抢占技术先机，解锁更多科研与应用新可能。

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