Specialisten van de National Research Nuclear University MEPhI en institutionele medewerkers hebben een concept van overgevoelige sensorische transducers (Fourier nano-transducers) voorgesteld die een drastische revolutie teweeg kunnen brengen in ultragevoelige controle in de biogeneeskunde en een hele reeks andere sferen. De resultaten zijn gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen .

Fourier nano-transducers zijn monolaag-architecturen van gouden nanodeeltjes die op het oppervlak zijn gerangschikt als nano-periodieke structuren op een zodanige manier dat hun verlichting leidt tot een plasmonstoring (elektromagnetisch gebonden collectieve resonanties van vrije radicalen) in het metaalsysteem.

Deze transducers zijn in staat om het elektrische veld van een lichtgolf te concentreren in een superdun laagje, waardoor informatie over de optische eigenschappen wordt verkregen in de vorm van speciaal gecodeerde correlaties, of verhoudingen tussen lichtgolffasen, alvorens het verder door te geven in gereflecteerde of verstrooide lichtstralen.

Dr. Andrei Kabashin, wetenschappelijk directeur van het Institute of Engineering Physics for Biomedicine aan de MEPhI National Research Nuclear University, zei, "Zo'n lichtgolfveldconcentratie, codering, en fase-informatie-overgang helpt om te komen tot de ongekende gevoeligheid van een heel systeem voor veranderingen in de optische eigenschappen van superdunne lagen, inclusief atomaire lagen van 2-D-materialen en moleculaire lagen van biomaterialen op het oppervlak van biosensoren."

Volgens Kabashin, de overgevoeligheid van de voorgestelde nanotransducers blijkt uit het geregistreerde ferro-elektrische effect van de atomaire laag van molybdeendiselenide (MoS₂, alternatief voor grafeen). De wetenschappers zeggen dat zo'n miniem effect dat vanuit de atoomlaag wordt geregistreerd, ongekend is, en luidt een heel nieuw tijdperk in voor 2-D materiaalonderzoek.

Een ander voorbeeld van een dergelijke overgevoeligheid is een nieuwe methode om het antibioticum chlooramfenicol te detecteren, veel gebruikt in de geneeskunde en de voedingsmiddelenindustrie. Het is van vitaal belang om volledige controle te houden over de concentratie ervan in voedingsmiddelen, omdat het leidt tot oncologische ziekten en cardio-disfuncties in overmaat.

Het onderzoek heeft aangetoond dat Fourier-nanotransformatoren de kans op detectie van het antibioticum duizendvoudig vergroten in vergelijking met andere benaderingen. Er wordt voorspeld dat ze effectief zullen zijn op een aantal gebieden, bijvoorbeeld vroege diagnose van gevaarlijke ziekten, evenals ultragevoelige dopingcontrole, het bewaken van de kwaliteit van voedsel en milieuomstandigheden.

In een parallelle studie de onderzoeksgroep, samen met Russische wetenschappers van het Lebedev Physical Institute van de Russische Academie van Wetenschappen, kwam met een unieke manier om silicium nanodeeltjes te gebruiken voor kankerdiagnostiek. Zoals Dr. Kabashin uitlegde, wetenschappers vinden het misschien binnenkort mogelijk om "het probleem van bio-imaging voor een van de meest veelbelovende nanomaterialen te heroverwegen."