最近，威斯康星大學(xué)和伊利諾斯大學(xué)共同研制出一種新型同步加速成像設(shè)備，利用比太陽(yáng)光要強(qiáng)100萬(wàn)倍的激光，以前所未有的高速和高分辨率直接拍攝到材料組織的分子結(jié)構(gòu)。

該設(shè)備名為“紅外環(huán)境成像”（IRENI）儀，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)主要研究?jī)x器項(xiàng)目的支持下，耗時(shí)3年建成，成為威斯康星—麥迪遜同步加速輻射中心的國(guó)家級(jí)設(shè)備。研究小組使用了多重同步加速光束而不是一束來(lái)照亮最先進(jìn)的照相機(jī)，拍攝了從幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)的樣本圖像。將圖像放大4倍后，生成的高分辨率樣本圖像即使在光學(xué)顯微鏡下檢驗(yàn)也毫不模糊和褪色。

借助同步加速器的強(qiáng)大功能，IRENI擁有了多功能光源的優(yōu)勢(shì)，高速電子流無(wú)間斷地涵蓋整個(gè)電磁波譜范圍，能獲得任何波長(zhǎng)的最佳吸收光譜圖像。比如在肉眼不可見(jiàn)的中紅外光范圍，研究小組使用12束同步加速光源，生成了數(shù)千個(gè)重要分子的吸收光譜圖像，記錄下它們的生化“指紋”。新“指紋”極大提高了圖像的細(xì)節(jié)質(zhì)量，像素化程度比傳統(tǒng)的紅外圖要低100倍。

IRENI技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷方面具有很大潛力。威斯康星大學(xué)密爾沃基分校（UWM）研究小組領(lǐng)導(dǎo)、物理學(xué)家卡羅·赫斯瑪格介紹說(shuō)：“IRENI能顯示組織樣本的分子構(gòu)成，看到功能組群中蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂質(zhì)等物質(zhì)的分布，同時(shí)獲得結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成方面的詳細(xì)情況。”他們?cè)跍y(cè)試IRENI診斷癌癥和其他疾病能力的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，IRENI能清晰地探測(cè)到乳腺和前列腺組織樣本中上皮細(xì)胞的分布特征?；|(zhì)膜將細(xì)胞分為上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞兩層，早期癌癥集中在上皮細(xì)胞，一旦基質(zhì)膜被破壞，惡性細(xì)胞就會(huì)從上皮細(xì)胞擴(kuò)展到基質(zhì)細(xì)胞，使癌癥轉(zhuǎn)移。

論文合著者、伊利諾斯大學(xué)厄本那—香檳分校邁克爾·沃爾什說(shuō)，IRENI為研究生物組織研究提供了新視野，讓我們能監(jiān)控新陳代謝和干細(xì)胞分化等多種細(xì)胞過(guò)程，也為開(kāi)發(fā)下一代紅外成像設(shè)備提供了經(jīng)驗(yàn)。新技術(shù)還能廣泛用于制藥分析、藝術(shù)品保存、法醫(yī)鑒定、生物燃料和先進(jìn)材料如富勒烯等方面。