Kvanttirajaa lähestyvä kemiallinen tunnistussiru

Siru, jota voidaan käyttää esimerkiksi elintarviketurvallisuuden seurannassa, väärentämisen torjunnassa ja muilla aloilla, joilla analysoidaan jäljityskemikaaleja.

Buffalon yliopiston tutkijat raportoivat kemiallisen tunnistussirun kehitystyön edistyksestä, joka voisi johtaa käsilaitteisiin, jotka havaitsevat hivenaineet - kaiken laittomista huumeista saasteisiin - niin nopeasti kuin alkometri tunnistaa alkoholin.

"Kannettaville ja kustannustehokkaille kemiallisille antureille, erityisesti lääkkeiden väärinkäytölle, on suuri tarve", kertoo sähkötekniikan professori Qiaoqiang Gan.

Työ perustuu Ganin laboratorion aikaisempaan tutkimukseen. Siihen sisältyi sirun luominen, joka vangitsee valon kullan ja hopean nanohiukkasten reunoille.

Kun biologiset tai kemialliset molekyylit laskeutuvat sirun pinnalle, osa testausvalosta on vuorovaikutuksessa molekyylien kanssa ja "sirottaa" valoa uusiksi energioiksi. Tämä vaikutus esiintyy tavoilla, jotka toimivat kemiallisten tai biologisten molekyylien sormenjälkinä, paljastaen informaatiota läsnä olevista yhdisteistä.

Koska kaikilla kemikaaleilla on ainutlaatuiset valoa sirottavat ilmiöt, tekniikka voitaisiin lopulta integroida kädessä pidettävään laitteeseen lääkkeiden havaitsemiseksi verestä, hengityksestä, virtsasta ja muista biologisista näytteistä. Se voitaisiin myös sisällyttää laitteisiin ilmassa tai vedessä olevien kemikaalien tai elintarvikkeiden turvallisuuden arviointiin.

Anturimenetelmää sinänsä kutsutaan pinta-parannetuksi Raman-spektroskopiaksi (SERS). Gan ja tutkijaryhmä ovat päivittäneet valmistusprosessin perustumaan kahteen tekniikkaan, atomikerrostumiseen ja itse koottuihin yksikerroksisiin. Perinteisempi SERS-sirujen tekniikka perustuu kalliimpaan elektronisäde-litografiaan.

Tuloksena on SERS-siru, jolla on ennennäkemätön yhtenäisyys ja jonka tuottaminen on suhteellisen halpaa. Vielä tärkeämpää on, että se lähestyy kvanttirajojen tunnistuskykyjä, sanoo Gan, mikä on haaste tavanomaisille SERS-siruille.

Aiheesta aiemmin:

Edullinen kemiallinen laseranturi

Kvanttitason mittauksia