碳纳米管研究发现，局部溶剂化对生物传感器的荧光具有决定性作用

在鲁尔大学，Martina Havenith教授和Sebastian Kruss教授合作进行了一项新的研究，该研究是卓越集群“鲁尔探索溶剂”或简称RESOLV的一部分。博士生Sanjana Nalige和Phillip Galonska也为这项研究做出了重大贡献，该研究现已发表在《自然通讯》上

正如先前的研究所揭示的那样，单壁碳纳米管是生物传感器的强大构建块。它们的表面可以用生物聚合物或DNA片段进行化学定制，以与特定的靶分子特异性相互作用

当这些分子结合时，纳米管会在近红外范围内改变其发射，从而深入组织。例如，通过这种方式，可以检测到某些神经递质的存在，即大脑中的信使物质。尽管这种传感器已经投入使用，但其确切的功能原理尚不清楚

由于大多数相关的生物过程发生在水中，研究人员分析了水溶液中的碳纳米管。利用太赫兹光谱，他们能够检测到碳纳米管和水之间的能量流动

决定性因素是生物传感器的水合壳，即纳米管周围的水分子。当碳纳米管被激发时，内部能量可以与水合壳的振动耦合

能量在水和纳米管之间流动：在分析物存在的情况下变得更亮的传感器向水中传递的能量更少。相比之下，变暗的传感器会将更多的能量转移到水中

Sebastian Kruss说：“太赫兹光谱使我们能够直接测量我们以前只怀疑的东西。”。“这些见解为开发具有最佳性能的最佳生物传感器提供了一个通用和合理的设计原则，适用于研究和医学领域的新应用。”卓越集群RESOLV的发言人Martina Havenith补充道：“在这项跨学科研究中，我们并没有把重点放在碳纳米管本身上。相反，我们把注意力放在溶剂、水上，并发现了一种以前未知的与碳纳米管周围水的变化和生物传感器功能的直接相关性。这正是RESOLV所代表的。”