Forskere udvikler en indstillelig bio-billeddannelsesenhed ved hjælp af terahertz plasmonik

Forskere ved Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) har udviklet en brugervenlig, indstillelig biosensor skræddersyet til terahertz -serien. Billeder af musorganer opnået ved hjælp af den nye enhed bekræfter, at sensoren er i stand til at skelne mellem forskellige væv. Præstationen udvider mulighederne for terahertz -applikationer inden for biologisk analyse og fremtidig diagnostik.

Plasmonics er meget eftertragtede teknologier til enhedsapplikationer inden for sikkerhed, sansning og lægehjælp. De involverer at udnytte excitationen af ​​frie elektroner i metaller, der kaldes overfladeplasmoner. En af de mest lovende anvendelser af plasmoniske materialer er udviklingen af ​​ultrafølsomme biosensorer.

Evnen til at kombinere plasmonik med nye terahertz (THz) teknologier til påvisning af små, biologiske prøver har hidtil vist sig udfordrende, hovedsagelig fordi THz lysbølger har længere bølgelængder end synlige, infrarødt og ultraviolet lys.

Nu, Yukio Kawano og kolleger ved Tokyo Techs laboratorium for fremtidig tværfaglig forskning inden for videnskab og teknologi, der arbejder i samarbejde med forskere ved Tokyo Medical and Dental University, har fundet en måde at overvinde denne barriere ved at designe en frekvensindstillelig plasmonbaseret THz-enhed.

En af nøglefunktionerne i den nye enhed er dens spiralformede Bull's Eye (SBE) -design (se figur 1). På grund af sine jævnt varierede riller, "rilleperioden ændres kontinuerligt med diameterretningen, hvilket resulterer i kontinuerligt frekvensjusterbare egenskaber, "Siger Kawano i deres undersøgelse offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

En anden fordel ved det nye design er, at det indeholder en såkaldt Siemens-stjerneåbning, hvilket muliggør en brugervenlig måde at vælge den ønskede frekvens ved blot at ændre rotationen af ​​den spiralformede plasmoniske struktur.

"Enheden øger også den elektriske feltintensitet ved subbølgelængdeåbningen, dermed forstærker transmissionen betydeligt, "Siger Kawano.

I foreløbige forsøg for at vurdere, hvor godt den nye enhed kunne visualisere biologiske væv, forskerne opnåede THz transmissionsspektre for forskellige musorganer, som vist i figur 2. For at undersøge yderligere, de udførte også THz -kortlægning af musehaler. Ved at sammenligne billeder opnået med og uden SBE -designet, undersøgelsen viste, at førstnævnte førte til en markant forbedret evne til at skelne mellem forskellige væv såsom hår, hud og knogle (se figur 3).