p À medida que novas doenças infecciosas surgem e se espalham, um dos melhores tiros contra novos patógenos é encontrar novos medicamentos ou vacinas. Mas antes que as drogas possam ser usadas como curas potenciais, eles têm que ser cuidadosamente selecionados para composição, segurança e pureza, entre outras coisas. Assim, há uma demanda crescente por tecnologias que possam caracterizar compostos químicos de forma rápida e em tempo real. p Atendendo a essa necessidade não atendida, pesquisadores da Texas A&M University inventaram uma nova tecnologia que pode reduzir drasticamente o aparelho usado para espectroscopia Raman, uma técnica bem conhecida que usa luz para identificar a composição molecular dos compostos.

p "As configurações de bancada Raman podem ter até um metro de comprimento, dependendo do nível de resolução espectroscópica necessária, "disse o Dr. Pao-Tai Lin, professor adjunto do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computadores e do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais. "Projetamos um sistema que pode potencialmente substituir essas bancadas volumosas por um minúsculo chip fotônico que pode caber confortavelmente na ponta de um dedo."

p Além disso, Lin disse que seu dispositivo fotônico inovador também é capaz de alto rendimento, caracterização química em tempo real e apesar de seu tamanho, é pelo menos 10 vezes mais sensível do que os sistemas convencionais de espectroscopia Raman de bancada.

p Uma descrição de seu estudo está na edição de maio da revista. Química Analítica .

p A base da espectroscopia Raman é a dispersão da luz pelas moléculas. Quando atingido por luz de certa frequência, moléculas executam uma dança, girando e vibrando ao absorver a energia do feixe incidente. Quando eles perdem seu excesso de energia, moléculas emitem uma luz de baixa energia, que é característico de sua forma e tamanho. Esta luz espalhada, conhecido como espectro Raman, contém as impressões digitais das moléculas dentro de uma amostra.

p Bancadas típicas para espectroscopia Raman contêm uma variedade de instrumentos ópticos, incluindo lentes e grades, para manipular a luz. Esses componentes ópticos de "espaço livre" ocupam muito espaço e são uma barreira para muitas aplicações onde a detecção química é necessária em pequenos espaços ou locais de difícil acesso. Também, bancadas podem ser proibitivas para caracterização química em tempo real.

p Como uma alternativa aos sistemas de bancada tradicionais baseados em laboratório, Lin e sua equipe se voltaram para conduítes tipo tubo, chamados de guias de ondas, que pode transportar luz com muito pouca perda de energia. Embora muitos materiais possam ser usados ​​para fazer guias de ondas ultrafinas, os pesquisadores escolheram um material chamado nitreto de alumínio, uma vez que produz um sinal de fundo Raman baixo e é menos provável que interfira com o sinal Raman proveniente de uma amostra de teste de interesse.

p Para criar o guia de onda óptico, os pesquisadores empregaram uma técnica usada pela indústria para desenhar padrões de circuito em wafers de silício. Primeiro, usando luz ultravioleta, eles fiaram um material sensível à luz, chamado NR9, sobre uma superfície feita de sílica. Próximo, usando moléculas de gás ionizado, eles bombardearam e revestiram nitreto de alumínio ao longo do padrão formado pelo NR9. Finalmente, eles lavaram a montagem com acetona, deixando para trás um guia de ondas de alumínio com apenas dezenas de mícrons de diâmetro.

p Para testar o guia de onda óptico como um sensor Raman, a equipe de pesquisa transportou um feixe de laser através do guia de ondas de nitreto de alumínio e iluminou uma amostra de teste contendo uma mistura de moléculas orgânicas. Ao examinar a luz espalhada, os pesquisadores descobriram que podiam discernir cada tipo de molécula dentro da amostra com base nos espectros Raman e com uma sensibilidade de pelo menos 10 vezes mais do que as bancadas Raman tradicionais.

p Lin observou que, uma vez que seus guias de ondas ópticas têm largura muito fina, muitos deles podem ser carregados em um único chip fotônico. Esta arquitetura, ele disse, é muito propício para alto rendimento, detecção química em tempo real necessária para o desenvolvimento de drogas.

p "Nosso projeto de guia de onda óptico fornece uma nova plataforma para monitorar a composição química de compostos rapidamente, confiável e continuamente. Também, esses guias de onda podem ser facilmente fabricados em escala industrial, aproveitando as técnicas já existentes para fazer dispositivos semicondutores, "disse Lin." Esta tecnologia, nós acreditamos, tem um benefício direto não apenas para as indústrias farmacêuticas, mas também para outras indústrias, como o petróleo, onde nossos sensores podem ser colocados ao longo de tubos subterrâneos para monitorar a composição dos hidrocarbonetos. "