p Da segurança do aeroporto detectando explosivos a historiadores da arte que autenticam pinturas, a sede da sociedade por sensores poderosos está crescendo. p Dado que, poucas técnicas de detecção podem corresponder ao zumbido criado pela espectroscopia Raman de superfície aprimorada (SERS).

p Descoberto na década de 1970, SERS é uma técnica de detecção valorizada por sua capacidade de identificar moléculas químicas e biológicas em uma ampla gama de campos. Foi comercializado, mas não amplamente, porque os materiais necessários para realizar a detecção são consumidos durante o uso, relativamente caro e complicado de fabricar.

p Isso pode mudar em breve.

p Uma equipe de pesquisa internacional liderada por engenheiros da University at Buffalo desenvolveu a nanotecnologia que promete tornar o SERS mais simples e mais acessível.

p Descrito em um artigo de pesquisa publicado hoje na revista Interfaces de materiais avançados , o avanço da fotônica visa melhorar nossa capacidade de detectar vestígios de moléculas em doenças, agentes de guerra química, pinturas fraudulentas, contaminantes ambientais e muito mais.

p "A tecnologia que estamos desenvolvendo - um substrato universal para SERS - é única e, potencialmente, característica revolucionária. Ele nos permite identificar e medir rapidamente moléculas químicas e biológicas usando uma nanoestrutura de banda larga que captura uma ampla gama de luz, "disse Qiaoqiang Gan, Professor assistente de engenharia elétrica da UB e autor principal do estudo.

p Os autores adicionais do estudo são:UB candidatos a PhD em engenharia elétrica Nan Zhang, Kai Liu, Haomin Song, Xie Zeng, Dengxin Ji e Alec Cheney; e Suhua Jiang, professor associado de ciência dos materiais, e Zhejun Liu, Candidato a doutorado, ambos na Fudan University na China.

p Quando um poderoso laser interage com moléculas químicas e biológicas, o processo pode excitar modos vibracionais dessas moléculas e produzir espalhamento inelástico, também chamado de espalhamento Raman, de luz. Conforme o feixe atinge essas moléculas, pode produzir fótons com frequência diferente da luz do laser. Embora rico em detalhes, o sinal de espalhamento é fraco e difícil de ler sem um laser muito poderoso.

p SERS aborda o problema utilizando um substrato nanopadronizado que aumenta significativamente o campo de luz na superfície e, Portanto, a intensidade de espalhamento Raman. Infelizmente, substratos tradicionais são normalmente projetados para apenas uma faixa muito estreita de comprimentos de onda.

p Isso é problemático porque substratos diferentes são necessários se os cientistas quiserem usar um laser diferente para testar as mesmas moléculas. Por sua vez, isso requer mais moléculas e substratos químicos, aumentando os custos e o tempo de realização do teste.

p O substrato universal resolve o problema porque pode capturar uma ampla gama de comprimentos de onda e comprimi-los em lacunas muito pequenas para criar um campo de luz fortemente aprimorado.

p A tecnologia consiste em uma fina película de prata ou alumínio que atua como um espelho, e uma camada dielétrica de sílica ou alumina. O dielétrico separa o espelho com minúsculas nanopartículas de metal espaçadas aleatoriamente na parte superior do substrato.

p "Ele age de forma semelhante a uma chave de esqueleto. Em vez de precisar de todos esses substratos diferentes para medir os sinais Raman excitados por diferentes comprimentos de onda, você eventualmente precisará de apenas um. Assim como uma chave mestra que abre muitas portas, "Disse Zhang.

p "As aplicações de tal dispositivo são de longo alcance, "disse Kai Liu." A capacidade de detectar quantidades ainda menores de moléculas químicas e biológicas pode ser útil com biossensores usados ​​para detectar câncer, Malária, HIV e outras doenças. "

p Pode ser útil identificar produtos químicos usados ​​em certos tipos de tinta. Isso pode ser útil na detecção de peças de arte forjadas, bem como na restauração de peças de arte envelhecidas. Também, a tecnologia pode melhorar a capacidade dos cientistas de detectar vestígios de toxinas no ar, água ou outros espaços que causam problemas de saúde. E pode ajudar na detecção de armas químicas.

p A National Science Foundation apoiou a pesquisa em uma bolsa para desenvolver um sistema de biossensor in vivo em tempo real. Gan compartilha a concessão com Josep M. Jornet e Zhi Sun, ambos professores assistentes de engenharia elétrica na UB.