Met behulp van een gewoon laboratoriumfilterpapier versierd met gouden nanodeeltjes, onderzoekers van de Washington University in St. Louis hebben een uniek platform gecreëerd, bekend als "plasmonisch papier, " voor het detecteren en karakteriseren van zelfs sporen van chemicaliën en biologisch belangrijke moleculen - van explosieven, middelen voor chemische oorlogsvoering en milieuverontreinigende stoffen tot ziektemarkers.

Het werk zal worden beschreven door Srikanth Singamaneni, assistent-professor in de afdeling werktuigbouwkunde en materiaalkunde aan de Washington University in St. Louis, en postdoc Limei Tian op het AVS 61th International Symposium and Exhibition, gehouden 9-14 november, in het Baltimore Convention Center in Baltimore, Maryland.

Plasmonics omvat de controle van licht op nanoschaal met behulp van oppervlakteplasmonen, die gecoördineerde golven zijn, of rimpelingen, van elektronen die aanwezig zijn op de oppervlakken van materialen, en in het bijzonder metalen zoals goud. Gelokaliseerde oppervlakteplasmonen van metalen nanostructuren resulteren in unieke optische eigenschappen met kenmerken die afhankelijk zijn van de metaalsamenstelling, grootte en vorm van constructies, het omringende medium, enzovoort.

Tian en Singamaneni creëerden hun plasmonpapier door gewoon cellulosefilterpapier onder te dompelen in een oplossing van gouden nanodeeltjes. Zo'n eenvoudig optisch actief platform kan worden gebruikt om het vingerafdruksignaal van chemicaliën te verbeteren, het onthullen van de identiteit van een sporenhoeveelheid van een verbinding zoals een middel voor chemische oorlogsvoering. Bovendien kunnen klinisch belangrijke eiwitten worden gevangen door gemodificeerd plasmonisch papier en gedetecteerd op basis van veranderingen in de optische spectra die ontstaan ​​wanneer de eiwitten aan het papier binden.

"Detectie in het veld van chemische en biologische bedreigingen is de uitdaging die we proberen aan te pakken, Tian zei. "Deze technologie kan breed worden gebruikt voor chemische en biologische detectie, inclusief binnenlandse veiligheid, forensisch onderzoek en milieumonitoring, en medische diagnostische toepassingen."

Bijvoorbeeld, Tian merkte op, het plasmonpapier kan worden gebruikt om doelmoleculen te detecteren die dienen als indicatoren voor ziekten zoals nierkanker.

"Wij geloven dat we een platformtechnologie hebben die zich prima leent voor dergelijke toepassingen, ' zei Tian.

Tegelijkertijd, Tian en Singamaneni benadrukten dat er nog een aantal obstakels moeten worden overwonnen voordat de technologie kan worden gebruikt voor chemische detectietoepassingen, niet de minste daarvan is de complexiteit van de 'chemische ruimte' in de echte wereld. Omdat er enorme aantallen chemicaliën bestaan ​​die nauwkeurige metingen zouden verstoren, deze tests vereisen een zeer hoge selectiviteit - op een niveau dat de huidige incarnatie van plasmonpapier nog niet kan bereiken.

"We verwachten dat dit kan worden overwonnen door in de nabije toekomst biomimetische doelherkenningselementen te integreren met plasmonisch papier, ' zei Tian.