Edullisempia sensoreita valolle ja hajulle

Dresdenin yliopiston tutkijat ovat esitelleet orgaanisen ohutkalvosensorin, joka kuvaa täysin uutta tapaa tunnistaa valon aallonpituus ja saavuttaa alle yhden nanometrin spektrinen resoluutio.

Integroituina komponentteina ohutkalvoanturit voisivat poistaa ulkoisten spektrometrien tarpeen tulevaisuudessa. Uudelle teknologialle on jo jätetty patenttihakemus.

Uusien antureiden toimintaperiaate on seuraava: Tulevan valon aallonpituus valo virittää luminoivia materiaaleja kalvoissa, jotka koostuvat sekoituksesta pitkään hehkuvia (fosforoiva) ja lyhyesti hehkuvia (fluoresoivia) kokonaisuuksia. Ne absorboivat tutkittavaa valoa eri tavoin ja jälkihehkun intensiteetin avulla voidaan päätellä tuntemattoman valon aallonpituus.

"Hyödynnämme luminoivien materiaalien virittyneiden tilojen perusfysiikkaa", selittää tohtoriopiskelija Anton Kirch. "Eri aallonpituuksilla oleva valo virittää sellaisessa järjestelmässä, kun se on oikein koottu, tietyt suhteet pitkäikäisiä tripletti- ja lyhytikäisiä singletti spin-tiloja. Käännämme tämän riippuvuuden päinvastaiseksi. Tunnistamalla spinien osuuksia fotodetektorin avulla voimme identifioida valon aallonpituuksia."

Tätä strategiaa käyttämällä tiedemiehet ovat saavuttaneet alle nanometrisen spektriresoluution ja onnistuneet seuraamaan valonlähteiden pieniä aallonpituusmuutoksia. Valonlähteiden karakterisoinnin lisäksi uusia antureita voidaan käyttää myös väärennössuojauksessa.

Biokemiallisia antureita valmistavan Aryballen ja ranskalaisen Alternative Energies and Atomic Energy Commissionin eli CEA-Letin yhdessä kehittämä laite havaitsee hajuyhdisteiden läsnäolon tarkkailemalla niiden aiheuttamia siirtymiä valonsäteiden reiteillä, jotka suunnataan 64:n aaltoputkipariin, joista toinen reagoi biologisiin reseptoreihin.

Eli hajuanturin perustuu 64 biofunktionalisoituun Mach-Zehnder-interferometriin, jotka on integroitu piinitridialustaan. Sille on jo osoitettu kyky analysoida hajuja ppm-tasolla useille haihtuville orgaanisille yhdisteille.

Riittävällä määrällä peptidityyppejä tällainen laite voi tuottaa ainutlaatuisen valovasteen jokaiselle eri hajulle, jonka kanssa se on vuorovaikutuksessa, tutkija toteavat. Kuviontunnistuselektroniikka voi sitten tunnistaa näiden valopohjaisten sormenjälkien lähteet sovittamalla ne tietokannan kuvioihin.

Antureiden tuotantoprosessi on yhteensopiva tällä hetkellä käytettävien halpojen massatuotantotekniikoiden kanssa, minkä ansiosta yritysten on suhteellisen helppoa liittää antureita olemassa oleviin teknologioihin, kuten auto- ja kuluttajatarpeisiin.

Aiheista aiemmin:

Edullinen korkean resoluution monispektrikamera