(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado conjuntos de diminutas nano antenas que pueden permitir la detección de moléculas que resuenan en el espectro infrarrojo (IR).

"La identificación de moléculas mediante la detección de sus resonancias de absorción únicas es muy importante para el monitoreo ambiental, control de procesos industriales y aplicaciones militares, "dijo el líder del equipo Daniel Wasserman, profesor de ingeniería eléctrica e informática. Wasserman también es parte del Laboratorio de Micro y Nano Tecnología en Illinois.

Las industrias alimentaria y farmacéutica utilizan la luz para detectar contaminantes y garantizar la calidad. La luz interactúa con los enlaces de las moléculas, que resuenan en frecuencias particulares, dando a cada molécula una "huella digital espectral". Muchas moléculas y materiales resuenan con más fuerza en el extremo IR del espectro, que tiene longitudes de onda de luz muy largas, a menudo más grandes que las moléculas mismas.

"Las firmas de absorción de algunas de las moléculas de interés para estas aplicaciones pueden ser bastante débiles, y a medida que avanzamos hacia materiales a nanoescala, puede ser muy difícil ver la absorción de volúmenes más pequeños que la longitud de onda de la luz, Wasserman dijo. "Es aquí donde las superficies de nuestra matriz de antenas podrían tener un impacto significativo".

Otros sistemas de antenas de nanoescala no se pueden sintonizar con una longitud de onda de luz más larga debido a las limitaciones de los materiales de nanoantenas tradicionales. El equipo de Illinois utilizó semiconductores altamente dopados, cultivado mediante una técnica llamada epitaxia de haz molecular que se utiliza para fabricar detectores y láseres de infrarrojos.

"Hemos demostrado que las nanoestructuras fabricadas a partir de semiconductores altamente dopados actúan como antenas en el infrarrojo, "dijo Stephanie Law, investigador postdoctoral en Illinois y autor principal del trabajo. "Las antenas concentran esta luz de longitud de onda muy larga en volúmenes de longitud de onda ultra-sub, y se puede utilizar para detectar moléculas con resonancias de absorción muy débiles ".

Las matrices de antenas semiconductoras permiten que la luz de longitud de onda larga interactúe fuertemente con muestras a nanoescala, por lo que las matrices podrían mejorar la detección de pequeños volúmenes de materiales con un espectrómetro IR estándar, que ya es un equipo común en muchos laboratorios industriales y de investigación.

Los investigadores demostraron además su capacidad para controlar la posición y la fuerza de la resonancia de la antena ajustando las dimensiones de la nanoantena y las propiedades del material semiconductor.

El grupo continuará explorando nuevas formas y estructuras para mejorar aún más la interacción luz-materia a escalas muy pequeñas y para integrar potencialmente estos materiales con otros sistemas de detección.

"Buscamos integrar estas estructuras de antena con dispositivos optoelectrónicos para hacer más eficientes, menor, componentes optoelectrónicos para aplicaciones de detección y seguridad, "Dijo Wasserman.

El artículo se titula "Nanoantenas plasmónicas totalmente semiconductoras para detección de infrarrojos".