Strona Główna > Lista Artykułów Aktualności > Nano czujnik do identyfikacji różnych substancji

 

(tł. Sebastian Czarnecki) 2011-03-22

Nano czujnik do identyfikacji różnych substancji

Nano czujnik do identyfikacji różnych substancji

Naukowcy Princeton wymyślili niezwykle wrażliwy czujnik, który otwiera nowe drogi wykrywania szerokiej gamy substancji. Może on znaleźć zastosowanie od wykrywania wczesnych stadiów raka do wykrywania ukrytych materiałów wybuchowych.

Czujnik, który obecnie jest najbardziej wrażliwy niż do tej pory opiera się na całkowicie nowej architekturze i technologii wytwarzania, opracowanych przez naukowców Princeton. Urządzenie wzmacnia słabe sygnały generowane przez rozpraszane światło laserowe przez różne materiały. Pozwala to na identyfikację substancji na podstawie koloru światła. Próbka może mieć wielkość pojedynczych cząsteczek.

Technologia ta jest ważnym krokiem naprzód w poszukiwaniach trwających od wielu lat. Wykorzystuje ona zjawisko odkryte w 1920 roku przez indyjskiego fizyka Chandrasekhara Ramana. Zjawisko to polega na tym, że światło odbite od obiektu nosi niemalże podpis jego składu molekularnego i struktury. Zjawisko ma olbrzymi potencjał w badaniach biologicznych i chemicznych i może mieć wiele zastosowań np w przemyśle, medycynie czy w wojsku. Wadą tego zjawiska jest jego znikoma siła. Naukowcy stworzyli jednak możliwość jego wzmacniania dzięki czemu może być ono wykorzystywane.

W zjawisku rozpraszania Ramana, wiązki czystego światła w jednym kolorze biegnące do obiektu są skoncentrowane na celu, ale światło odbite od obiektu zawiera dwa dodatkowe kolory światła. Częstotliwość tych dodatkowych kolorów są unikalne dla poszczególnych substancji, stąd też zapewniają niemal 100% potwierdzenie tożsamości substancji, analogicznie jak ma to miejsce w przypadku odcisków palców czy też kodu genetycznego DNA.

W 1970 roku odkryto, że sygnały Ramana są znacznie silniejsze, jeśli identyfikowana substancja znajduje się na nierównej powierzchni metalu. Technika ta, znana jako zwiększenie powierzchni rozpraszania Ramana (SERS) wyglądała bardzo obiecująco, jednak niestety wzmocnienie okazało się zbyt małe aby móc je wykorzystać a do tego zbyt losowe okazały się kąty odbicia sygnałów.

Naukowcy zbudowali coś zupełnie innego: chip wysadzany jednolitymi rzędami małych słupków, wykonanych z metali i izolatorów. Cząsteczki metalu, znajdujące się w jego dolnej części mają średnicę rzędu 20nm, znane są również jako nano-cząstki i sa umieszczone w odległości 2nm od siebie. Te małe cząsteczki i niewielkie odstępy skutecznie zwiększają sygnał Ramana. Górna powłoka służy jako antena, zatrzymując światło lasera tak, że powraca do nano-cząstek wielokrotnie, a nie tylko jeden raz. Dzięki temu sygnał jest zwielokrotniany.

W badań wynika, że chip jest miliard razy bardziej wrażliwy niż inne czujniki. Już teraz naukowcy z US Naval Research Laboratory eksperymentują z tą technologią pod kątem wykorzystania militarnego.

Sama technologia wytwarzania takich chipów jest stosunkowo prosta i niedroga, dzięki potężnym dwóm technologiom: nanoimprint, która pozwala na tworzenie maleńkich struktur oraz technologii w której cząsteczki układają się na własną rękę. Chipy można tworzyć w różnych rozmiarach.



(tł. Sebastian Czarnecki)
Na podstawie: physorg

Zapraszamy do skomentowania artykułu

Treść opini 
Popis 

Pozostałe artykuły z tej kategorii