Los investigadores han desarrollado un nuevo sensor flexible con alta sensibilidad que está diseñado para realizar una variedad de análisis químicos y biológicos en espacios muy pequeños. El pequeño tamaño del sensor significa que potencialmente podría usarse dentro de los vasos sanguíneos. Con desarrollo adicional, el sensor se puede utilizar para detectar productos químicos específicos, Moléculas de ADN o virus.

"Nuestro nuevo sensor de fibra tiene una estructura simple y es económico de fabricar, además de ser lo suficientemente pequeño para realizar mediciones altamente sensibles en áreas estrechas, "dijo Chao Chen, miembro del equipo de investigación del Instituto de Óptica de Changchun, Física y Mecánica Fina, Academia china de ciencias, Porcelana. "En el futuro, podría usarse para detección química y biológica en una variedad de aplicaciones ".

El nuevo sensor consiste en una porción de 1 milímetro de largo del extremo de una fibra óptica que se estrecha y se dobla en una configuración llamada S ahusado. Al detectar cambios en una propiedad óptica conocida como índice de refracción, el dispositivo puede detectar la concentración, pH y otros parámetros químicos.

En el diario Materiales ópticos Express , los investigadores muestran que el diseño de su sensor es nueve veces más sensible que otros sensores de índice de refracción de fibra cónica. También demuestran que las medidas del dispositivo no se ven afectadas por los cambios de temperatura, lo que ayuda a garantizar un análisis preciso.

"El pequeño sensor podría potencialmente usarse en refinerías para detectar fugas que podrían provocar un incendio o una explosión, ", dijo Chen." El dispositivo es sensible y requiere muy poca muestra para el análisis, características que podrían hacerla útil para detectar contaminantes en los alimentos, por ejemplo."

Diseñar para espacios estrechos

Para operar el sensor, los investigadores envían luz blanca desde una fuente de supercontinuo especial a través de la fibra. Cuando la luz entra en el área cónica de la fibra, una parte escapa e interactúa con la muestra circundante de una manera que cambia el espectro de la luz. Esta luz alterada incide en un espejo plateado al final de la fibra y se refleja a través de la fibra a un analizador de espectro óptico que monitorea y registra el cambio en el espectro. Los cambios espectrales se pueden utilizar para determinar las propiedades químicas de la muestra.

El nuevo sensor mejora uno que los investigadores desarrollaron anteriormente y que también incluía un cono S para la detección del índice de refracción. Para hacerlo más útil para espacios estrechos o limitados, diseñaron el nuevo sensor para usar luz reflejada en lugar de luz que se transmite a través de la muestra. Este cambio hizo que las medidas del dispositivo fueran menos sensibles a las pequeñas curvas que la fibra podría experimentar cuando se inserta en una muestra. El cono en forma de S también hace que la parte de detección de la fibra sea más pequeña que otros sensores de índice de refracción de reflexión basados ​​en fibras ahusadas, que son demasiado largos para formar una sonda compacta.

Para probar el nuevo diseño del sensor, los investigadores lo sumergieron en varias concentraciones de soluciones de agua y glicerina a temperatura ambiente. Al monitorear el cambio de los espectros de reflexión, los investigadores demostraron que el sensor era muy sensible a los cambios del índice de refracción en la solución circundante. Cuando calentaron el sensor de temperatura ambiente a 100 grados Celsius en incrementos de 10 grados, el espectro de reflexión del sensor cambió muy poco. Esto mostró que los cambios de temperatura no afectan la precisión del sensor.

Próximo, los investigadores planean probar si hacer que la fibra se estreche aún más podría aumentar aún más la sensibilidad del sensor. También quieren hacer una versión del sensor con material funcionalizado en la superficie de la fibra que se adhiera a moléculas específicas. permitir que el sensor detecte la presencia de ADN o virus, por ejemplo.