Cientistas da ITMO University desenvolveram um novo método óptico de medição das taxas de entrega de reagentes para "laboratórios em um chip". O método é baseado em uma interação dinâmica entre uma nanoantena e moléculas luminescentes, pois a distância entre elas afeta a intensidade da luz. Processado matematicamente, essas dinâmicas de luz determinam a velocidade do fluxo. Este método também pode ser usado para medir a temperatura e identificar os tipos de fluxo. A pesquisa foi publicada em Resenhas de laser e fotônica .
"Lab on a chip" é um pequeno dispositivo que conduz reações químicas, análise ou síntese em um chip medindo apenas alguns centímetros quadrados. Ele pode ser usado para estimar as concentrações de substâncias, realizando diagnósticos, ou realizando processos bioquímicos complexos. Os reagentes são fornecidos por meio de microtúbulos de diâmetro mícron. A taxa de entrega afeta o curso da reação, portanto, os cientistas estão desenvolvendo sensores especiais para monitorar essa variável.
Os cientistas da ITMO University desenvolveram um novo método óptico para medir a velocidade de micro-fluxos líquidos. É baseado no Efeito Purcell, que aparece quando moléculas luminescentes interagem com um campo eletromagnético de concentração de nanoantena. O efeito descreve o impacto que a distância da nanoantena tem na luminescência das moléculas excitadas. Monitorar como uma solução contendo moléculas luminescentes altera sua radiação ao passar pela nanoantena ajuda a determinar sua velocidade.
"As moléculas luminescentes emitem luz quando excitadas por um pulso de laser. No entanto, a duração desta emissão pode variar dependendo da distância que eles estão da nanoantena. Corremos uma solução de molécula luminescente passando pela nanoantena, irradiar a região perto da nanoantena com um pulso de laser curto, e registre como o sinal enfraquece. Após o processamento especial, a análise de como o sinal enfraquece com o tempo nos permite entender a rapidez com que a solução estava se movendo, "explica Alexey Kadochkin, pesquisador associado do Laboratório Internacional de Nano-opto-mecânica da ITMO University.
O pós-processamento do sinal de desvanecimento recebido ajuda os cientistas a selecionar componentes com diferentes taxas de desvanecimento. O componente mais intenso corresponde à radiação que a solução emite quando localizada mais distante da nanoantena. Ao mesmo tempo, o espectro de taxas de desvanecimento contém componentes que correspondem à emissão de moléculas interagindo com a nanoantena. Estabelecer a posição desses componentes ajuda a medir a velocidade do fluxo.
“Este trabalho ainda permanece no domínio teórico, por isso, estamos muito orgulhosos do fato de ter feito a capa. Em um futuro próximo, planejamos estender o método de medição de temperaturas registrando o movimento browniano, aprender a distinguir entre diferentes tipos de fluxo, e realizar experimentos. Como resultado, queremos projetar um modelo conclusivo para sensores de "laboratório em um chip", "diz Alexander Shalin, chefe do Laboratório Internacional de Nano-opto-mecânica da ITMO University.
