La detección de pequeñas cantidades de moléculas es importante para una gran variedad de aplicaciones, desde detección de gases hasta diagnósticos biomédicos. La mayoría de estas aplicaciones requieren que los sensores sean baratos y desechables, pero lo suficientemente sensible como para detectar moléculas hasta el nivel de una sola molécula. Ping Bai y sus colaboradores en el Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento y el Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales han estudiado las propiedades de las películas metálicas delgadas con agujeros que son particularmente prometedoras para la detección molecular.

Se sabe que las películas delgadas metálicas con orificios del tamaño de un nanómetro transmiten luz de longitudes de onda particulares de manera muy eficiente. La eficiencia surge de los polaritones de plasmón de superficie (SPP), los movimientos colectivos de los electrones en la superficie del metal, que pueden enfocar la luz en puntos diminutos mucho más pequeños que la longitud de onda de la luz utilizada (ver imagen).

Estos SPP se pueden utilizar para detectar las moléculas a través de la fluorescencia de las moléculas trazadoras unidas a ellas. Esta fluorescencia también se ve fuertemente reforzada por el SPP y puede detectarse fácilmente con un microscopio incluso para pequeñas cantidades de moléculas. "Toda la configuración es ultracompacta para admitir un sistema de detección en el punto de atención, ”Explica Bai.

Bai y sus colegas estudiaron dos arreglos de detección. En el primer arreglo, la luz se dirige a una película con nanoagujeros en un ángulo oblicuo desde el mismo lado que la muestra. En el segundo arreglo, la película se ilumina desde la parte posterior para que la luz pase primero a través de los orificios. Los investigadores encontraron que cada esquema tiene sus propias ventajas.

En el esquema de "reflexión", el efecto SPP es más fuerte ya que la luz apunta directamente a la muestra y no tiene que atravesar la película metálica. Sin embargo, se necesita una película más gruesa para que la luz no pase. En el esquema de "transmisión", la intensidad de la luz emitida por las moléculas es más débil, pero la ventaja es que posiblemente se pueden incluir filtros y otros sensores con la película metálica, y el espesor de la película puede ser mucho menor.

"Por lo tanto, no existe una ventaja clara para ninguno de los modos de detección de tales películas, ”Dice Bai. "Una cosa que queda clara en el estudio, sin embargo, son los claros beneficios del uso de películas metálicas con nanoagujeros como plataforma de detección molecular, ”Dice Bai.

“Esto es simplemente una instantánea de todo nuestro proyecto. Por último, nuestra tecnología de detección se utilizará en hospitales y centros de pruebas, por ejemplo, en el cribado del cáncer de próstata, o incluso se usa en casa como kits de prueba de glucosa, ”Agrega Bai.