p Utilizando características ópticas demonstradas pela primeira vez pelos antigos romanos, pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign criaram um romance, ferramenta ultra-sensível para produtos químicos, DNA, e análise de proteínas. p "Com este dispositivo, a detecção de espectroscopia nanoplasmática, pela primeira vez, torna-se sensor colorimétrico, exigindo apenas olhos nus ou fotografia colorida visível comum, "explicou Logan Liu, professor assistente de engenharia elétrica e da computação e de bioengenharia em Illinois. "Pode ser usado para imagens químicas, imagem biomolecular, e integração com dispositivos microfluídicos portáteis para aplicações lab-on-chip. Os resultados de sua equipe de pesquisa foram apresentados no artigo de capa da edição inaugural do Materiais Óticos Avançados (seção óptica de Materiais avançados )

p A taça de Lycurgus foi criada pelos romanos em 400 d.C. Feita de vidro dicróico, a famosa xícara exibe cores diferentes dependendo da passagem de luz ou não; vermelho quando iluminado por trás e verde quando iluminado por frente. É também a origem da inspiração para todas as pesquisas contemporâneas da nanoplasmônica - o estudo de fenômenos ópticos na vizinhança em nanoescala de superfícies metálicas.

p "Este efeito dicróico foi alcançado incluindo pequenas proporções de ouro moído minuciosamente e pó de prata no vidro, "Liu acrescentou." Em nossa pesquisa, criamos uma matriz de grande área de alta densidade de um copo de Lycurgus em nanoescala usando um substrato de plástico transparente para obter detecção colorimétrica. O sensor consiste em cerca de um bilhão de nano xícaras em uma matriz com abertura abaixo do comprimento de onda e decorada com nanopartículas de metal nas paredes laterais, tendo forma e propriedades semelhantes às xícaras de Lycurgus exibidas em um museu britânico. Liu e sua equipe ficaram particularmente entusiasmados com as características extraordinárias do material, rendendo 100 vezes melhor sensibilidade do que qualquer outro dispositivo nanoplasmático relatado.

p As técnicas colorimétricas são atrativas principalmente devido ao seu baixo custo, uso de equipamento barato, exigência de menos hardware de transdução de sinal, e acima de tudo, fornecendo resultados simples de entender. O sensor colorimétrico pode ser usado tanto para identificação analítica qualitativa quanto para análise quantitativa. O projeto atual também permitirá o desenvolvimento de novas tecnologias na área de microarray de DNA / proteína.

p "Nosso sensor colorimétrico sem rótulo elimina a necessidade de marcação de fluorescência problemática de moléculas de DNA / proteína, e a hibridização da sonda e da molécula alvo é detectada a partir da mudança de cor do sensor, "afirmou Manas Gartia, primeiro autor do artigo, "Colorimetrics:Colorimetric Plasmon Resonance Imaging using Nano Lycurgus Cup Arrays." "Nosso sensor atual requer apenas uma fonte de luz e uma câmera para completar o processo de detecção de DNA. Isso abre a possibilidade de desenvolvimento acessível, detector microarray de DNA simples e sensível baseado em telefone celular em um futuro próximo. Devido ao seu baixo custo, simplicidade no design, e alta sensibilidade, prevemos o uso extensivo do dispositivo para microarranjos de DNA, triagem de anticorpos terapêuticos para descoberta de drogas, e detecção de patógenos em locais com poucos recursos. "

p Gartia explicou que a interação luz-matéria usando arranjos de orifícios de subcomprimento de onda dá origem a fenômenos ópticos interessantes, como a transmissão óptica aprimorada mediada por polaritons de plasmon de superfície (SPPs) (EOT). Em caso de EOT, mais do que a quantidade esperada de luz pode ser transmitida através de nanoholes em filmes finos de metal opaco. Uma vez que o filme de metal fino tem propriedade ótica especial chamada ressonância de plasma de superfície (SPR), que é afetada por uma pequena quantidade de materiais circundantes, tal dispositivo tem sido usado como aplicações de biossensor.

p De acordo com os pesquisadores, a maioria dos estudos anteriores focou principalmente na manipulação de estruturas EOT bidimensionais (2D) no plano, como o ajuste do diâmetro do furo, forma, ou distância entre os furos. Além disso, a maioria dos estudos anteriores está preocupada apenas com orifícios retos. Aqui, o EOT é mediado principalmente por SPPs, o que limita a sensibilidade e o valor dos méritos obtidos a partir de tais dispositivos.

p "Nosso projeto atual emprega estrutura plasmônica de matriz de orifícios periódicos cônicos de subcomprimento de onda 3D. Em contraste com o EOT mediado por SPP, a estrutura proposta depende de EOT mediado por plasma de superfície localizado (LSP), "Gartia disse." A vantagem dos LSPs é que a transmissão aprimorada em diferentes comprimentos de onda e com diferentes propriedades de dispersão pode ser ajustada controlando o tamanho, forma, e materiais dos furos 3D. A geometria cônica irá afunilar e focar adiabaticamente os fótons na estrutura plasmônica de subcomprimento de onda na parte inferior, levando a um grande campo elétrico local e aprimoramento de EOT.

p "Em segundo lugar, a ressonância localizada suportada pela estrutura plasmônica 3D permitirá o ajuste de banda larga da transmissão óptica por meio do controle da forma, Tamanho, e período de buracos, bem como a forma, Tamanho, e período de partículas metálicas decoradas nas paredes laterais. Em outras palavras, teremos mais controlabilidade sobre o ajuste dos comprimentos de onda de ressonância do sensor. "