Os pesquisadores desenvolveram um novo sensor flexível com alta sensibilidade, projetado para realizar uma variedade de análises químicas e biológicas em espaços muito pequenos. O tamanho pequeno do sensor significa que ele pode ser usado dentro dos vasos sanguíneos. Com desenvolvimento adicional, o sensor pode ser usado para detectar produtos químicos específicos, Moléculas de DNA ou vírus.

"Nosso novo sensor de fibra tem uma estrutura simples e é barato de fazer, embora seja pequeno o suficiente para medições altamente sensíveis em áreas estreitas, "disse Chao Chen, um membro da equipe de pesquisa do Instituto de Óptica de Changchun, Mecânica e física fina, Academia Chinesa de Ciências, China. "No futuro, ele poderia ser usado para detecção química e biológica em uma variedade de aplicações. "

O novo sensor consiste em uma porção de 1 milímetro de comprimento da extremidade de uma fibra óptica que se estreita e é dobrada em uma configuração chamada de cone S. Ao detectar mudanças em uma propriedade óptica conhecida como índice de refração, o dispositivo pode sentir a concentração, pH e outros parâmetros químicos.

No jornal Optical Materials Express , os pesquisadores mostram que o projeto do seu sensor é nove vezes mais sensível do que outros sensores de índice de refração de fibra cônica. Eles também demonstram que as medições do dispositivo não são afetadas pelas mudanças de temperatura, o que ajuda a garantir uma análise precisa.

"O minúsculo sensor pode ser usado em refinarias para detectar vazamentos que podem levar a um incêndio ou explosão, "disse Chen." O dispositivo é sensível e requer muito pouca amostra para análise, características que podem torná-lo útil para a detecção de contaminantes em alimentos, por exemplo."

Projetando para espaços estreitos

Para operar o sensor, os pesquisadores enviam luz branca de uma fonte especial de supercontínuo através da fibra. Quando a luz entra na área cônica da fibra, uma parte dele escapa e interage com a amostra circundante de uma forma que muda o espectro da luz. Essa luz alterada atinge um espelho de prata na extremidade da fibra e é refletida de volta através da fibra para um analisador de espectro óptico que monitora e registra a mudança no espectro. Os deslocamentos espectrais podem ser usados ​​para determinar as propriedades químicas da amostra.

O novo sensor é um aprimoramento de um que os pesquisadores desenvolveram anteriormente, que também apresentava um cone S para detecção de índice de refração. Para torná-lo mais útil para espaços estreitos ou limitados, eles projetaram o novo sensor para usar luz refletida em vez da luz que transmite através da amostra. Essa mudança tornou as medições do dispositivo menos sensíveis a pequenas dobras que a fibra pode experimentar quando inserida em uma amostra. O cone em forma de S também torna a porção de detecção da fibra menor do que outros sensores de índice de refração de reflexão com base em fibras cônicas, que são muito longos para formar uma sonda compacta.

Para testar o novo design do sensor, os pesquisadores o imergiram em várias concentrações de soluções de glicerina-água em temperatura ambiente. Ao monitorar a mudança dos espectros de reflexão, os pesquisadores demonstraram que o sensor era altamente sensível às mudanças do índice de refração na solução circundante. Quando eles aqueceram o sensor da temperatura ambiente a 100 graus Celsius em incrementos de 10 graus, o espectro de reflexão do sensor mudou muito pouco. Isso mostrou que as mudanças de temperatura não afetam a precisão do sensor.

Próximo, os pesquisadores planejam testar se o estreitamento da fibra pode aumentar ainda mais a sensibilidade do sensor. Eles também querem fazer uma versão do sensor com material funcionalizado na superfície da fibra que se ligaria a moléculas específicas, permitindo que o sensor detecte a presença de DNA ou vírus, por exemplo.