Câncer, patógenos alimentares e ameaças de biossegurança podem ser detectados usando uma técnica de detecção chamada espectroscopia Raman de superfície aprimorada (SERS). Para atender às demandas cada vez maiores de sensibilidade, Contudo, sinais de moléculas desses agentes requerem um grande aumento, e os sensores SERS atuais requerem otimização. Uma equipe de pesquisa liderada pelo A * STAR recentemente fabricou um conjunto extraordinariamente regular de aglomerados de nanopartículas de ouro compactados que irão aprimorar os sensores SERS.

O chamado 'espalhamento Raman' ocorre quando as moléculas se espalham em comprimentos de onda não presentes na luz incidente. Essas moléculas podem ser detectadas com sensores SERS, colocando-as em contato com uma superfície de metal nanoestruturada, iluminada por um laser em um comprimento de onda específico. Uma superfície de sensor ideal deve ter:compactação densa de nanoestruturas de metal, comumente ouro ou prata, para intensificar o espalhamento Raman; um arranjo regular para produzir níveis de sinal repetíveis; construção econômica; e robustez para sustentar o desempenho de detecção ao longo do tempo.

Poucas das muitas abordagens existentes são bem-sucedidas em todas as categorias. Contudo, Fung Ling Yap e Sivashankar Krishnamoorthy no Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, Cingapura, e colegas de trabalho produziram matrizes de nanoaglomerados compactados de ouro que incorporam os aspectos mais desejáveis ​​para fabricação e detecção. Além de superfícies planas, eles também tiveram sucesso no revestimento de pontas de fibra óptica com matrizes de nanoaglomerados de densidade semelhante (veja a imagem), que é um desenvolvimento particularmente promissor para aplicações de sensoriamento remoto, como monitoramento de resíduos perigosos.

Os pesquisadores montaram suas matrizes usando superfícies revestidas com nanopartículas de polímero auto-formadas, ao qual nanopartículas de ouro menores se ligam espontaneamente para formar aglomerados. "Foi surpreendente obter separações de recursos de menos de 10 nanômetros de maneira confiável, em alto rendimento, em áreas macroscópicas usando processos simples, como revestimento e adsorção, "observa Krishnamoorthy.

Ao variar o tamanho e a densidade das características do polímero, Krishnamoorthy, Yap e colegas de trabalho ajustaram o tamanho e a densidade do cluster para maximizar os aprimoramentos do SERS. Sua técnica também é eficiente:menos de 10 miligramas do polímero e 100 miligramas de nanopartículas de ouro são necessários para revestir um wafer inteiro de 100 milímetros de diâmetro, ou aproximadamente 200 pontas de fibra. Tanto o polímero quanto as nanopartículas podem ser produzidos em massa a baixo custo. Em virtude de ser inteiramente 'automontado', a técnica não requer equipamento especializado ou uma sala limpa personalizada, portanto, é adequado para implementação comercial de baixo custo.

"Entramos com pedidos de patente para o trabalho em Cingapura, os EUA e a China, "diz Krishnamoorthy." Os arrays estão próximos da exploração comercial como chips de sensor descartáveis ​​para uso em sensores SERS portáteis, em colaboração com a indústria. "