Científicos que buscan rastros de drogas, Los componentes para fabricar bombas y otros productos químicos a menudo arrojan luz sobre los materiales que están analizando.

Este enfoque se conoce como espectroscopia, e implica estudiar cómo la luz interactúa con trazas de materia.

Uno de los tipos de espectroscopia más eficaces es la espectroscopia de absorción infrarroja, que los científicos utilizan para detectar fármacos que mejoran el rendimiento en muestras de sangre y pequeñas partículas de explosivos en el aire.

Si bien la espectroscopia de absorción infrarroja ha mejorado mucho en los últimos 100 años, los investigadores todavía están trabajando para hacer que la tecnología sea más sensible, económico y versátil. Un nuevo sensor de captura de luz, desarrollado por un equipo de ingenieros dirigido por la Universidad de Buffalo y descrito en un Materiales ópticos avanzados estudio, avanza en las tres áreas.

"Este nuevo dispositivo óptico tiene el potencial de mejorar nuestras capacidades para detectar todo tipo de muestras biológicas y químicas, "dice Qiaoqiang Gan, Doctor, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB, y el autor principal del estudio.

Los coautores del estudio, que aparecerá en la portada de Advanced Science News de septiembre, en el laboratorio de Gan incluyen a Dengxin Ji, Alec Cheney, Nan Zhang Haomin Song y Xie Zeng, Doctor. Los coautores adicionales provienen de la Universidad de Fudan y la Universidad Northeastern, ambos en China, y la Universidad de Wisconsin-Madison.

El sensor funciona con luz en la banda de infrarrojos medios del espectro electromagnético. Esta parte del espectro se utiliza para la mayoría de los controles remotos, visión nocturna y otras aplicaciones.

El sensor consta de dos capas de metal con un aislante intercalado en el medio. Usando una técnica de fabricación llamada deposición de capa atómica, Los investigadores crearon un dispositivo con espacios de menos de cinco nanómetros (un cabello humano tiene aproximadamente 75, 000 nanómetros de diámetro) entre dos capas de metal. En tono rimbombante, estos espacios permiten que el sensor absorba hasta el 81 por ciento de la luz infrarroja, una mejora significativa del 3 por ciento que absorben dispositivos similares.

El proceso se conoce como espectroscopia de absorción infrarroja mejorada en la superficie (SEIRA). El sensor que actúa como sustrato para los materiales que se examinan, aumenta la sensibilidad de los dispositivos SEIRA para detectar moléculas de 100 a 1, 000 veces mayor resolución que los resultados previamente informados.

El aumento hace que la espectroscopia SEIRA sea comparable a otro tipo de análisis espectroscópico, espectroscopia de Rama mejorada en superficie (SERS), que mide la dispersión de la luz en contraposición a la absorción.

El avance de SEIRA podría ser útil en cualquier escenario que requiera encontrar rastros de moléculas, dice Ji, el primer autor y candidato a doctorado en el laboratorio de Gan. Esto incluye, entre otros, la detección de drogas en sangre, materiales para fabricar bombas, arte fraudulento y seguimiento de enfermedades.

Los investigadores planean continuar la investigación, y examine cómo combinar el avance de SEIRA con SERS de vanguardia.