Een internationale groep natuurkundigen van de Far Eastern Federal University (FEFU), de Russische Academie van Wetenschappen en de Swinburne University of Technology (Australië) hebben een technologie ontwikkeld voor het vangen en chemisch analyseren van organische en niet-organische moleculen in ultralage concentraties. Het artikel was te zien in nanoschaal .

De ontdekking leidt tot productievere oplossingen in de microbiologie, medicijn, scheikunde, en biochemie door snelle identificatie van gevaarlijke en giftige stoffen, kanker markers, en metabolieten van pathogene micro-organismen in sporenconcentraties.

Teflon als ondergrond gebruiken, het team creëerde een speciaal concentratorplatform dat een miljoenvoudige toename van de concentratie van de geïdentificeerde moleculen mogelijk maakt. De technologie verkort de tijd die nodig is voor geavanceerde biochemische analyses van enkele dagen tot slechts enkele uren.

"Het belangrijkste element van de concentrator is een micro- en nanogestructureerde superhydrofiele (wateraantrekkende) val omgeven door een superhydrofoob (waterafstotend) gebied, " legt Alexey Zhizhchenko uit, een onderzoeksmedewerker van het Nanotechnology Research and Education Center, Technische school, FEFU. "In onze concentrator, een gewone vloeistofdruppel speelt de rol van een container voor gecontroleerd transport van de doelmoleculen naar de superhydrofiele val. Dit transport wordt mogelijk gemaakt door de grootte en positie van de druppel tijdens de verdamping te regelen, wat wordt bereikt door de bevochtigingseigenschappen van het substraat op maat te maken en te optimaliseren. Tot 97 procent van de doelmoleculen is dan gelokaliseerd op de kleine val, en hun concentratie neemt meer dan 1 miljoen keer toe in vergelijking met de oorspronkelijke waarde. Dit leidt tot een dramatische verbetering van de optische respons van de gevangen moleculen. Door deze functie te combineren met zeer gevoelige chemische detectie-eigenschappen van de val, wetenschappers kunnen doelstoffen detecteren en identificeren, zelfs als er maar een paar honderd moleculen in de druppel zitten. Bovendien, verdere optimalisatie van het ontwerp van de concentrator kan mogelijk leiden tot detectie van één molecuul.

Het concentratorplatform is vervaardigd door directe laseropname op Teflon-substraten met ultrakorte pulsen. Het proces vereist geen strakke laserfocus en neemt daarom slechts een paar minuten in beslag. De technologie is veelzijdig, relatief goedkoop, en kan mogelijk worden gebruikt voor het maken van nieuwe generaties biosensorplatforms voor zeer nauwkeurige en gevoelige chemische analyses.

Eerder dit jaar, hetzelfde onderzoeksteam, als onderdeel van een internationale werkgroep van wetenschappers, ontwikkelde een technologie voor het identificeren van sporenconcentraties van stoffen met behulp van een zwart siliciumsubstraatplatform. Door zijn specifieke morfologie, zwart silicium versterkt het Raman-signaal - het licht dat wordt verstrooid door de moleculen die worden geanalyseerd - en vervormt de spectroscopische resultaten niet vanwege het niet-invasieve karakter ervan, wat betekent dat het niet reageert met de stof in kwestie.