Er worden ultragevoelige apparaten ontwikkeld om biologische en chemische verbindingen te detecteren.

Surface plasmon resonance (SPR)-apparaten zijn de maatstaf in optische detectie. Ze worden gebruikt voor het opsporen van biomarkers van ziekten, drugs ontdekken, chemicaliën analyseren, het waarborgen van voedselkwaliteit en -veiligheid, en het detecteren van verontreinigende stoffen in onze omgeving. SPR-apparaten kunnen moleculen detecteren binnen een straal van enkele honderden nanometers van hun metalen oppervlak. Wanneer een doelmolecuul zich bindt aan detectiemoleculen die op het oppervlak van het apparaat zijn geplaatst, dit verandert het pad van het licht dat door het medium reist, het wijzigen van de 'brekingsindex'. Deze verandering wordt gebruikt om de aanwezigheid van het molecuul aan te geven.

Wetenschappers werken aan het verbeteren van de gevoeligheid, compactheid en kosten van SPR-apparaten door de materialen te wijzigen die zijn gebruikt om ze te maken.

Brian Corbett en Muhammad Khan van University College Cork in Ierland hebben het laatste onderzoek op het gebied van 'Bloch-oppervlaktegolf'-apparaten beoordeeld, hun bevindingen publiceren in het tijdschrift Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen .

Bloch-oppervlaktegolven (BSW) zijn lichtgolven die zich voortplanten op het oppervlak van isolerende — of 'diëlektrische' — materialen, zoals glas. Onderzoekers testen het gebruik van diëlektrische materialen, in plaats van de metalen die doorgaans worden gebruikt voor de oppervlakken van SPR-apparaten, om BSW-apparaten te ontwikkelen. Door het zo te doen, ze detecteren nog kleinere veranderingen in de brekingsindex van het materiaal.

"Bloch-oppervlaktegolven kunnen worden gebruikt voor een verscheidenheid aan detectietoepassingen, ", zegt Corbett. "Ze kunnen mogelijk ook worden gebruikt als platform voor compacte geïntegreerde optische schakelingen, " voegt hij eraan toe. Corbett verwacht dat BSW-apparaten de komende jaren commercieel beschikbaar zullen komen.

Corbett en Khan ontwierpen een eenvoudige BSW-sensor, gebruikmakend van silicium als oppervlaktemateriaal, die volgens hen praktische voordelen heeft vanwege het gemak waarmee het lichtgolven afgeeft en detecteert.

"Het onderzoek toont aan dat oppervlaktegolven gemakkelijk kunnen worden gegenereerd en dat ze een gevoelige maatstaf zijn om de binding van een materiaal aan een oppervlak te detecteren, ", zegt Corbett. "Deze sensoren kunnen realtime detectie bieden en kunnen een manier zijn om te screenen op de aanwezigheid van biomarkers voor verschillende ziekten, zoals kanker en de ziekte van Alzheimer, bij de dokter."

BSW-sensoren moeten nog worden getest op hun duurzaamheid in echte omgevingen, zegt Corbett. Het doel van het team is om een ​​on-chip detectieplatform met hoge gevoeligheid te ontwikkelen dat uiteindelijk kan worden gebruikt in benchtop- of zelfs smartphone-gebaseerde apparaten. hij zegt, met mogelijke toepassing in de monitoring van de waterkwaliteit.