Pesquisadores da Universidade de Buffalo estão relatando um avanço de um chip sensor químico que pode levar a dispositivos portáteis que detectam vestígios de substâncias químicas - de drogas ilícitas a poluição - tão rapidamente quanto um bafômetro identifica o álcool.

O chip, que também pode ter usos no monitoramento da segurança alimentar, anti-contrafacção e outros campos onde são analisados ​​vestígios de produtos químicos, é descrito em um estudo que aparece na capa da edição de 17 de dezembro da revista Materiais Óticos Avançados .

p "Há uma grande necessidade de sensores químicos portáteis e econômicos em muitas áreas, especialmente o abuso de drogas, "diz o autor principal do estudo, Qiaoqiang Gan, Ph.D., professor de engenharia elétrica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UB.

O trabalho se baseia em pesquisas anteriores conduzidas pelo laboratório de Gan, envolvendo a criação de um chip que captura a luz nas bordas das nanopartículas de ouro e prata.

Quando moléculas biológicas ou químicas pousam na superfície do chip, parte da luz capturada interage com as moléculas e é "espalhada" na luz de novas energias. Este efeito ocorre em padrões reconhecíveis que agem como impressões digitais de moléculas químicas ou biológicas, revelando informações sobre quais compostos estão presentes.

Como todos os produtos químicos têm assinaturas únicas de dispersão de luz, a tecnologia poderia eventualmente ser integrada a um dispositivo portátil para detectar drogas no sangue, respiração, urina e outras amostras biológicas. Também pode ser incorporado em outros dispositivos para identificar produtos químicos no ar ou na água, bem como outras superfícies.

O método de detecção é chamado de espectroscopia Raman de superfície aprimorada (SERS).

Embora eficaz, o chip que o grupo Gan criou anteriormente não era uniforme em seu design. Como o ouro e a prata estavam espaçados de forma desigual, poderia tornar as moléculas dispersas difíceis de identificar, especialmente se eles aparecerem em locais diferentes do chip.

Gan e uma equipe de pesquisadores, apresentando membros de seu laboratório na UB, e pesquisadores da Universidade de Xangai para Ciência e Tecnologia na China, e a King Abdullah University of Science and Technology na Arábia Saudita - têm trabalhado para remediar essa lacuna.

A equipe usou quatro moléculas (BZT, 4 MBA, BPT, e TPT), cada um com comprimentos diferentes, no processo de fabricação para controlar o tamanho das lacunas entre as nanopartículas de ouro e prata. O processo de fabricação atualizado é baseado em duas técnicas, deposição de camada atômica e monocamadas automontadas, ao contrário do método mais comum e caro para chips SERS, litografia por feixe de elétrons.

O resultado é um chip SERS com uniformidade sem precedentes e relativamente barato de produzir. Mais importante, ele se aproxima das capacidades de detecção de limite quântico, diz Gan, que foi um desafio para os chips SERS convencionais

"Achamos que o chip terá muitos usos, além de dispositivos portáteis de detecção de drogas, "diz o primeiro autor deste trabalho, Nan Zhang, Ph.D., um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Gan. "Por exemplo, pode ser usado para avaliar a poluição do ar e da água ou a segurança dos alimentos. Pode ser útil nos setores de segurança e defesa, e tem um enorme potencial na área da saúde. "