近日，南京大學化學化工學院陳洪淵院士團隊在基于等離子體激光體系的發光探針方面取得重要進展。
現代生命科學和醫學的高度發達，很大程度上依賴于發光探針的先進性及其發展。過去幾十年，人類創造出一系列的發光物質，並得以在基礎研究、醫學診斷及化學工業等多個層面廣泛應用。這些發光探針包括：有機熒光染料、半導體量子點、熒光蛋白、上轉換熒光材料、生物發光分子等等。
使用不同顔色的發光探針，可觀測生物體系中多種生物分子的協同行爲，或同時分析多種特征的疾病標志物。上述發光探針的發光行爲都是基于自發輻射，具有較寬的發射光譜分布。這種寬譜的發光特征，從物性限制了同時標記和檢測的發光探針的種類不過4－5種。如能從物性根源上改變發光探針的發光行爲，使其發光呈現出類似激光的單色性，有望大大拓展生命分析的容許通道數。
然而，二能級等離子激光體系離實際生物應用還有較大的距離。要在納米尺度內實現光的受激輻射放大，必須對增益介質和諧振腔內的電子躍遷和能量轉移實施精准的設計和調控，以降低激射阈值、延長激射時間，滿足實際生物應用的要求。
在激光基础理论的启发下，研究团队通过设计增益介质的电子能级，利用电子的三重激发态跃迁，第一次在实验上构建了三能级的等离子体激光探针。 受益于三重激发态的长寿命以及自旋禁阻的量子规则，实现了～3 nm的激射线宽、～102 μs的发光寿命以及低至1 mJ cm-2的激射阈值（较之前降低了2个数量级），已能与常规生物检测仪器（如共聚焦显微镜、流式细胞仪）相兼容。该探针设计理念的建立，为下一代新型发光探针的设计、开发和应用具有重要指导意义。