Cientistas em busca de vestígios de drogas, componentes de fabricação de bombas e outros produtos químicos muitas vezes iluminam os materiais que estão analisando.

Esta abordagem é conhecida como espectroscopia, e envolve estudar como a luz interage com vestígios de matéria.

Um dos tipos mais eficazes de espectroscopia é a espectroscopia de absorção infravermelha, que os cientistas usam para descobrir drogas que aumentam o desempenho em amostras de sangue e minúsculas partículas de explosivos no ar.

Embora a espectroscopia de absorção de infravermelho tenha melhorado muito nos últimos 100 anos, pesquisadores ainda estão trabalhando para tornar a tecnologia mais sensível, barato e versátil. Um novo sensor de captura de luz, desenvolvido por uma equipe de engenheiros liderada pela Universidade de Buffalo e descrito em um Materiais Óticos Avançados estude, faz progressos em todas as três áreas.

"Este novo dispositivo óptico tem o potencial de melhorar nossas habilidades para detectar todos os tipos de amostras biológicas e químicas, "diz Qiaoqiang Gan, PhD, professor associado de engenharia elétrica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UB, e o autor principal do estudo.

Os co-autores do estudo - que será apresentado na capa do Advanced Science News de setembro - no laboratório de Gan incluem Dengxin Ji, Alec Cheney, Nan Zhang Haomin Song e Xie Zeng, PhD. Outros co-autores vêm da Fudan University e da Northeastern University, ambos na China, e a Universidade de Wisconsin-Madison.

O sensor funciona com luz na faixa do infravermelho médio do espectro eletromagnético. Esta parte do espectro é usada para a maioria dos controles remotos, visão noturna e outras aplicações.

O sensor consiste em duas camadas de metal com um isolador imprensado entre elas. Usando uma técnica de fabricação chamada deposição de camada atômica, pesquisadores criaram um dispositivo com lacunas de menos de cinco nanômetros (um cabelo humano tem cerca de 75, 000 nanômetros de diâmetro) entre duas camadas de metal. Mais importante, essas lacunas permitem que o sensor absorva até 81 por cento da luz infravermelha, uma melhoria significativa em relação aos 3% que dispositivos semelhantes absorvem.

O processo é conhecido como espectroscopia de absorção no infravermelho intensificada por superfície (SEIRA). O sensor, que atua como um substrato para os materiais que estão sendo examinados, aumenta a sensibilidade dos dispositivos SEIRA para detectar moléculas de 100 a 1, Resolução 000 vezes maior do que os resultados relatados anteriormente.

O aumento torna a espectroscopia SEIRA comparável a outro tipo de análise espectroscópica, espectroscopia Rama de superfície aprimorada (SERS), que mede a dispersão da luz em oposição à absorção.

O avanço SEIRA pode ser útil em qualquer cenário que requeira a localização de traços de moléculas, disse Ji, o primeiro autor e candidato a doutorado no laboratório de Gan. Isso inclui, mas não está limitado à detecção de drogas no sangue, materiais de fabricação de bombas, arte fraudulenta e rastreamento de doenças.

Os pesquisadores planejam continuar a pesquisa, e examinar como combinar o avanço SEIRA com SERS de ponta.