Registrering af skadelige molekyler med lys

Ultrafølsomme enheder udvikles til at detektere biologiske og kemiske forbindelser.

Surface plasmon resonance (SPR) enheder er benchmark inden for optisk sensing. De bruges til påvisning af biomarkører for sygdom, opdage stoffer, analysere kemikalier, at sikre fødevarekvalitet og sikkerhed, og opdage forurenende stoffer i vores miljø. SPR-enheder kan detektere molekyler inden for et par hundrede nanometer fra deres metaloverflader. Når et målmolekyle binder sig til sansemolekyler placeret på enhedens overflade, dette ændrer lysets vej gennem mediet, ændrer dets 'brydningsindeks'. Denne ændring bruges til at angive molekylets tilstedeværelse.

Forskere arbejder på at forbedre følsomheden, kompakthed og omkostninger ved SPR-enheder ved at modificere de materialer, der bruges til at fremstille dem.

Brian Corbett og Muhammad Khan fra University College Cork i Irland gennemgik den nyeste forskning inden for 'Bloch overfladebølge' -enheder, offentliggøre deres resultater i tidsskriftet Videnskab og teknologi af avancerede materialer .

Bloch-overfladebølger (BSW) er lysbølger, der bevæger sig på overfladen af ​​isolerende — eller 'dielektriske' — materialer, såsom glas. Forskere tester brugen af ​​dielektriske materialer, i stedet for de metaller, der typisk bruges til overfladerne på SPR-enheder, at udvikle BSW -enheder. Ved at gøre det, de registrerer endnu mindre ændringer i materialets brydningsindeks.

"Bloch overfladebølger kan bruges til en række forskellige sanseapplikationer, " siger Corbett. "De kan også potentielt bruges som en platform for kompakte integrerede optiske kredsløb, " tilføjer han. Corbett forventer, at BSW-enheder bliver kommercielt tilgængelige i de kommende år.

Corbett og Khan designede en simpel BSW-sensor, anvender silicium som overflademateriale, som de mener har praktiske fordele på grund af den lethed, hvormed den leverer og registrerer lysbølger.

"Forskning viser, at overfladebølger let kan genereres, og de giver et følsomt mål til at detektere bindingen af ​​et materiale til en overflade, " siger Corbett. "Disse sensorer kan give real-time sensing og kan være en måde at screene for tilstedeværelsen af ​​biomarkører for forskellige sygdomme, såsom kræft og Alzheimers sygdom, hos lægen."

BSW-sensorer skal stadig testes for deres holdbarhed i virkelige miljøer, siger Corbett. Teamets mål er at udvikle en on-chip sensing platform med høj følsomhed, der i sidste ende kan bruges i bænk top eller endda smartphone-baserede enheder, han siger, med potentiel anvendelse i vandkvalitetsovervågning.