物質(zhì)和光的振動(dòng)強(qiáng)耦合（VSC）是自然界中發(fā)生的基本過(guò)程之一，分子振動(dòng)和諧振腔光子之間的能量交換形成光-物質(zhì)混合態(tài)或極化狀態(tài)。VSC驅(qū)動(dòng)反應(yīng)物的特定振動(dòng)模式與空腔光子模式的能量相干交換，產(chǎn)生新的吸收帶，從而達(dá)到增強(qiáng)或抑制分子中目標(biāo)官能團(tuán)的反應(yīng)能力。通過(guò)這種方式，VSC可以用來(lái)減慢或加快反應(yīng)，甚至改變反應(yīng)的產(chǎn)率。然而，利用VSC控制生命反應(yīng)的研究還鮮有報(bào)道。 三磷酸腺苷（ATP）作為生命的能量貨幣，其能量必須經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)進(jìn)行釋放，因此其水解速率決定了很多重要的生命活動(dòng)與疾病。最近發(fā)表在ChemPhotoChem雜志上的一篇研究論文開(kāi)發(fā)了一種新型的控制ATP水解反應(yīng)的方法。即：通過(guò)將ATP水解反應(yīng)液注入法布里－珀羅（Fabry-Pérot，F(xiàn)P）光學(xué)微腔，將ATP的水解速率提高了近一個(gè)數(shù)量級(jí)。
圖1. 法布里－珀羅腔中ATP水解反應(yīng)示意圖。 在該項(xiàng)研究中，作者首先利用兩個(gè)相互平行的鍍金鏡面構(gòu)建了密封的FP微腔。然后，借助紅外光譜儀將FP微腔的腔模式與O-H鍵的拉伸振動(dòng)達(dá)到不同的耦合強(qiáng)度，進(jìn)而對(duì)比ATP水解速率的變化。作者利用高相液相色譜（HPLC）成功的分離了ATP水解反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物：ATP、ADP和AMP，從而準(zhǔn)確地計(jì)算出不同耦合強(qiáng)度下的水解速率。將在不同耦合強(qiáng)度下的水解速率與O-H振動(dòng)光譜進(jìn)行疊加后，發(fā)現(xiàn)了ATP水解速率與VSC之間具有顯著的相關(guān)性。這項(xiàng)研究結(jié)果充分說(shuō)明了：VSC可通過(guò)改變分子的振動(dòng)能級(jí)來(lái)調(diào)控生命反應(yīng)。由于水被譽(yù)為生命之源，因此通過(guò)控制水的O-H可能控制許多生命中的重要反應(yīng)，這項(xiàng)研究開(kāi)啟了VSC調(diào)控生命活動(dòng)的新思路。 圖2. ATP水解反應(yīng)的HPLC分離檢測(cè)（A）及其與O-H共振耦合強(qiáng)度的相關(guān)性展示（B）。 論文信息 Modification of ATP hydrolysis by Strong Coupling with O?H Stretching Vibration Feng Gao, Dr. Jun Guo, Qiankang Si, Prof. Liping Wang, Prof. Feng Zhang, Prof. Fan Yang 這項(xiàng)研究工作是由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)楊帆教授、上海理工大學(xué)張峰教授、國(guó)科溫州研究院王莉萍研究員共同合作的階段性成果，論文的第一作者高峰是內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)與國(guó)科溫州研究院聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生。 ChemPhotoChem DOI: 10.1002/cptc.202200330
