太赫茲生物物理專題編者按

人類對疾病的恐懼、對健康的渴望、對永葆青春的向往和對返老還童的想象都可能成為驅(qū)動(dòng)科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)驅(qū)力.激光的發(fā)明、顯微技術(shù)的發(fā)展和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的解析等，誕生了許多諾貝爾獎(jiǎng).物理與生物的交叉融合不僅讓人類用物理的手段解決生物問題，而且生命科學(xué)的發(fā)展需求也推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展.然而，在電磁波譜上，還有一個(gè)至今沒有被人們完全認(rèn)識(shí)的頻段—太赫茲電磁波，因其長期受限于電子學(xué)和光子學(xué)技術(shù)擴(kuò)展的瓶頸，至今未能服務(wù)于人民生命健康.同時(shí)太赫茲信息神經(jīng)系統(tǒng)的產(chǎn)生、探測以及太赫茲波對生物組織的作用規(guī)律都需要進(jìn)一步探索.

盡管太赫茲科學(xué)與技術(shù)已發(fā)展近半個(gè)世紀(jì)，由于太赫茲波源的缺乏，太赫茲電磁波與物質(zhì)相互作用，尤其是與生物物質(zhì)相互作用的研究一直止步在弱場線性相互作用層面.在弱場區(qū)間，人們正在利用太赫茲譜學(xué)成像技術(shù)研究生物物質(zhì)的光譜特征，正嘗試將其應(yīng)用于新冠檢測、腫瘤篩查、物質(zhì)鑒別等.近年來，隨著大型同步輻射光源、自由電子激光、高頻率真空電子器件、半導(dǎo)體器件以及超快超強(qiáng)高能激光技術(shù)的快速發(fā)展，為太赫茲電磁波源技術(shù)帶來了前所未有的進(jìn)步，各種大功率太赫茲波源已相繼問世.人們在DNA、蛋白、水等最基本生命物質(zhì)中觀察到了太赫茲場誘導(dǎo)的電磁生物效應(yīng)，并在分子層面、細(xì)胞層面、組織層面、個(gè)體層面都看到一些太赫茲誘導(dǎo)的非熱生物學(xué)現(xiàn)象，例如利用強(qiáng)場太赫茲激光作為“電磁剪刀”對基因進(jìn)行無剪切酶參與的基因編輯、神經(jīng)細(xì)胞中太赫茲信息的產(chǎn)生和傳輸以及太赫茲對神經(jīng)系統(tǒng)的刺激作用方面的研究成果也已經(jīng)被報(bào)道.這些激動(dòng)人心的結(jié)果展示了太赫茲生物物理服務(wù)于人民生命健康的潛力.

“中國生物物理學(xué)會(huì)·太赫茲生物物理分會(huì)”于2020 年11 月批準(zhǔn)成立，并于2021 年在天津召開全國太赫茲生物物理年會(huì).基于本次大會(huì)，在國防科技創(chuàng)新研究院常超教授的提議下，我們邀請了國內(nèi)若干位活躍于太赫茲生物物理研究前沿的中青年學(xué)者撰文，對近年來該領(lǐng)域部分熱點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)回顧.其中既包括對太赫茲生物學(xué)效應(yīng)、太赫茲生物化學(xué)傳感檢測、太赫茲無線通信等的綜述，也包括太赫茲近場顯微鏡技術(shù)、分子動(dòng)力學(xué)模擬、水合物太赫茲調(diào)控、太赫茲輻射源等方面的研究論文.受水平及時(shí)間所限，本專題所反映的太赫茲生物物理研究現(xiàn)狀難免掛一漏萬，不當(dāng)之處懇請各位同仁批評指正.希望本專題能對國內(nèi)太赫茲生物物理研究的學(xué)術(shù)交流做一點(diǎn)貢獻(xiàn).