Virusdetektor udnytter ring af lys i hviskende galleritilstand

Ved at fastgøre guldkugler i nanoskala på en mikroskopisk glasperle, forskere har skabt en supersensor, der kan detektere selv enkelte prøver af de mindste kendte vira. Sensoren bruger en ejendommelig opførsel af lys kendt som "hviskende galleritilstand, " opkaldt efter det berømte cirkulære galleri i St. Paul's Cathedral i London, hvor en hvisken nær væggen kan høres rundt i galleriet.

På lignende måde, bølger af lys sendes hvirvlende rundt om indersiden af ​​en lille glasperle, resonans ved en bestemt frekvens. Ligesom en lille genstand på en vibrerende violinstreng kan ændre sin frekvens – aldrig så lidt – så kan en virus, der lander på sensoren, også ændre lysets resonansfrekvens.

Med den oprindelige glaskugle, forskere var i stand til at opdage ændringer i frekvensen fra vira på størrelse med influenza, en forholdsvis stor virus. Systemet, imidlertid, ikke var følsom nok til at opdage noget mindre, såsom poliovirus.

Forskerne var i stand til at øge følsomheden af ​​enheden næsten halvfjerdsindstyve gange ved at tilføje guld nanosfærer til overfladen af ​​glasset, som skabte, hvad forskerne omtalte som "plasmoniske hot spots" - områder, hvor lysbølgerne er koblet sammen med bølger af elektroner. Denne hybridsensor registrerede ikke kun tilstedeværelsen af ​​MS2-virussen - den nuværende letvægts i verden af ​​RNA-vira - den var også i stand til at bestemme virussens vægt ved at måle den præcise frekvensændring af lyset. Med et par mindre justeringer, sensoren skal også være i stand til at detektere enkelte proteiner, såsom kræftmarkører, der optræder i blodet længe før ydre tegn på kræft kan påvises.

Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet American Institute of Physics (AIP). Anvendt fysik bogstaver .