Ennätysmäisiä anturitekniikoita

Arizonan yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden biologisen tunnistusmenetelmän, jolla voidaan havaita aineita tseptomolaarisella (10⁻²¹) tasolla.

Tämä tunnistustaso, joka on välittömästi hyödyllinen lääketestauksessa ja muussa tutkimuksessa, voi mahdollistaa uusia lääkelöytöjä. Lopulta edistyminen voi johtaa kannettaviin sensoreihin, jotka voivat havaita ympäristömyrkkyjä tai kemiallisia aseita, seurata ruoan laatua tai seuloa syöpää.

Arizonan apulaisprofessori Judith Su johti tutkimusta yhteistyössä Etelä-Floridan yliopiston Stephen Liggettin kanssa.

Heidän menetelmänsä käyttää Su:n kehittämää FLOWER-tutkimuslaitetta poimimaan kohdeyhdisteitä tseptomolaarisina pitoisuuksina ja ilman nykyistä yleistä tarvetta näytteen leimaamista.

FLOWER eli "frequency locked optical whispering evanescent resonator". Sen ydin on mikrotoroidi, joka on päällystetty kemiallisilla yhdisteillä, jotka vangitsevat kohdeaineet.

Toroidin reuna ohjaa valoa samalla tavalla kuin optinen kuitu. Tarkasti tietyn aallonpituuden omaava valo resonoi, kun se kulkee mikrotoroidin läpi. Kun taudin biomarkkereita tai myrkyllisiä kaasuja osuu yhdisteisiin, resonanssiaallonpituus muuttuu hieman.

Nanjingin yliopistossa Kiinassa kehitetty anturi toimii puolestaan havaitsemalla muutoksia, jotka tapahtuvat yksikiteisissä vanadiinioksidimateriaaleissa niiden siirtyessä johtavasta eristävään tilaan.

Perinteiset venymäanturit perustuvat metalli- ja puolijohdeyhdisteisiin, joiden resistanssit eivät juurikaan muutu rasituksessa. Tämä tekee vaikeaksi havaita heikkoja venymiä, jotka johtuvat esimerkiksi mikroskooppisten vesipisaroiden liikkumisesta pinnan ympärillä.

Nyt osoitettiin, että VO2(B) -hiutaleen alkuperäinen metallitila voidaan virittää eristäväksi kohdistamalla siihen heikkoa yksiakselista vetojännitystä. Se saa aikaan ennätyskorkean mittakertoimen, yli 607 970:n, joka ylittää aikaisemmat arvot suuruusluokalla ja jolla on erinomainen lineaarisuus ja mekaaninen joustavuus sekä kestävyys.

Käytämme ehdotettua mekaanista anturiamme konseptin todisteena mikrokappaleen tarkan tunnistamisen, hellävaraisten ilmavirtojen ja vesipisaroiden havaitsemiseksi.

Aiheista aiemmin:

Molekyyli kerrallaan

Neljäs ulottuvuus 3D-tulostukseen