p Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram um novo design para um compacto, nanossensor ultrassensível que pode ser usado para fazer dispositivos portáteis de monitoramento de saúde e para detectar quantidades mínimas de toxinas e explosivos para aplicações de segurança. p O estudo aborda um dos principais desafios do projeto de nanossensores:como aumentar a sensibilidade e, ao mesmo tempo, reduzir o tamanho.

p O projeto do nanosensor apresentado neste estudo combina nanopartículas plasmônicas tridimensionais com singularidades chamadas de pontos excepcionais - uma combinação que está sendo demonstrada pela primeira vez. "A nova física implementada aqui poderia potencialmente superar as tecnologias plasmônicas atualmente em uso para detecção, "disse Boubacar Kanté, professor de engenharia elétrica na Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs e autor sênior do estudo. Kanté e sua equipe publicaram seu novo design on-line em 8 de novembro na seção de comunicação rápida do jornal Revisão Física B .

p Singularidades, como pontos excepcionais, são fundamentais na física devido à sua incrível capacidade de induzir uma grande resposta a partir de uma pequena excitação, Kanté explicou. Singularidades ocorrem quando uma quantidade é indefinida ou infinita, como a densidade no centro do buraco negro, por exemplo. Pontos excepcionais ocorrem quando duas ondas se degeneram, o que significa que ambas as frequências ressonantes e estrutura espacial se fundem como uma.

p "Pontos excepcionais têm sido muito procurados para sensores e interações aprimoradas de matéria leve, "disse Ashok Kodigala, um aluno de doutorado no laboratório de Kanté e primeiro autor do estudo. "A possibilidade de demonstrar pontos excepcionais em sistemas que são simultaneamente subcomprimentos de onda e compatíveis com pequenas moléculas biológicas para detecção permaneceu ilusória - até agora."

p Os nanossensores operam com base em um fenômeno chamado divisão de frequência, o que significa que a presença de uma substância perturba a degeneração entre duas frequências ressonantes e causa uma divisão detectável. Em um nanosensor baseado em pontos excepcionais, as frequências ressonantes se dividiriam muito mais rápido do que nos nanosensores tradicionais, dando origem a capacidades de detecção aprimoradas.

p Ao combinar pontos excepcionais e plasmônicos, pesquisadores formularam um projeto para um nanosensor que é compacto e ultrassensível.

p "Acreditamos que projetar esse nanosensor requer não apenas uma melhoria gradual dos dispositivos existentes, mas um avanço conceitual. É por isso que escolhemos nos concentrar em nanosensores baseados em pontos excepcionais, "Kodigala disse.

p Neste estudo, pesquisadores propuseram o que Kodigala chama de "uma receita geral para obter pontos excepcionais sob demanda". O método envolve controlar a interação entre os modos compatíveis de simetria do sistema plasmônico.

p O projeto do nanosensor só foi demonstrado computacionalmente até agora. A equipe está trabalhando na integração de nanosensores baseados em pontos excepcionais em um chip.

p "Uma vez que otimizamos alguns dos principais parâmetros deste sistema para minimizar as perdas ôhmicas e radiativas, podemos começar a transição desta pesquisa do estágio teórico para um produto comercialmente relevante, "Kanté disse. A equipe entrou com uma patente sobre a tecnologia.