p Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego e da Universidade da Califórnia em Berkeley criaram uma tecnologia baseada em luz que pode detectar substâncias biológicas com uma massa molecular duas ordens de magnitude menor do que anteriormente possível. O avanço foi possível com a construção de um dispositivo que reduz a luz enquanto explora singularidades matemáticas conhecidas como pontos excepcionais (PEs). p A pesquisa, publicado em Física da Natureza , pode levar ao desenvolvimento de dispositivos ultrassensíveis que podem detectar rapidamente patógenos no sangue humano e reduzir consideravelmente o tempo necessário para os pacientes obterem os resultados dos exames de sangue.

p "Nosso objetivo é superar as limitações fundamentais dos dispositivos ópticos e descobrir novos princípios físicos que podem permitir o que antes era considerado impossível ou muito desafiador, "disse Boubacar Kanté, professor associado de engenharia elétrica e ciências da computação e cientista do Lawrence Berkeley National Laboratory, que liderou o trabalho enquanto professor de engenharia elétrica e de computação na UC San Diego. "Estou realmente empolgado com a capacidade de implementar essas singularidades em uma escala tão pequena. Os resultados são fundamentalmente empolgantes e praticamente importantes."

p O comprimento de onda da luz é muito maior do que o tamanho da maioria das substâncias biologicamente relevantes. Para que a luz interaja fortemente com essas pequenas substâncias, seu comprimento de onda deve ser reduzido.

p Os pesquisadores usaram plasmons, que são pequenos fluidos de ondas eletrônicas que podem se mover para frente e para trás em nanoestruturas metálicas.

p O grupo colocou duas matrizes de nanoantenas plasmônicas uma em cima da outra, com cada matriz produzindo ressonâncias plasmônicas que controlam ondas de luz de uma determinada frequência. Os pesquisadores então "acoplaram" os arranjos de nanoantenas, empurrando as duas ondas para se unirem até que elas finalmente ressoassem na mesma frequência e, mais criticamente, perdeu energia na mesma taxa - um momento conhecido como o ponto excepcional. Isso marcou a primeira vez que os pesquisadores usaram EPs para plasmons.

p Quando uma substância externa entra em contato com o EP e perturba as taxas sincronizadas de energia perdida, o aparelho detecta a substância com maior sensibilidade.

p "Embora muitos métodos tenham sido explorados para tornar os biossensores mais sensíveis, usar o EP de matrizes de nanoantenas plasmônicas acopladas para aumentar a sensibilidade é uma abordagem única. Ele altera a relação básica entre o sinal e a concentração alvo (ou número de cópias) de uma relação linear simples para uma equação de raiz quadrada, que é a chave para a excelente sensibilidade do design, "disse Yu-Hwa Lo, Professor de engenharia elétrica e da computação na Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs e co-autor do estudo.

p O dispositivo detectou anti-imunoglobulina G no sangue, o anticorpo mais comum no sangue humano para combater infecções, com um peso molecular 267 vezes mais leve do que em relatórios anteriores usando matrizes plasmônicas.

p Adicionar matrizes plasmônicas adicionais ao dispositivo original também pode aumentar ainda mais a sensibilidade no EP, Disse Kanté.