En la Catedral de San Pablo de Londres, se puede escuchar un susurro a lo lejos a través de la galería circular de susurros mientras el sonido se curva alrededor de las paredes. Ahora, un resonador óptico en modo galería susurrante desarrollado por ingenieros eléctricos de Penn State puede hacer girar la luz alrededor de la circunferencia de una pequeña esfera millones de veces, creando un sensor ultrasensible basado en microchip para múltiples aplicaciones.

"Susurrantes resonadores en modo galería, que son básicamente resonadores ópticos, se han estudiado intensamente durante al menos 20 años, "dijo Srinivas Tadigadapa, profesor de ingeniería eléctrica. "Lo que la gente ha hecho es tomar una fibra óptica y tocar el extremo con un soplete. Cuando la fibra derretida se vuelve a condensar, forma una esfera en la punta. Esto se puede acoplar a una fuente de luz para hacer un sensor ".

Ese tipo de sensor consta de esferas sólidas y no es compatible con los métodos de microfabricación, pero recientemente Tadigadapa y su equipo desarrollaron una forma innovadora de cultivar conchas microesféricas de vidrio en chip con sensibilidades increíbles que potencialmente pueden usarse para el movimiento, temperatura, detección de presión o bioquímica.

Las esferas huecas de vidrio de borosilicato se soplan a partir de cavidades cilíndricas selladas y presurizadas grabadas en un sustrato de silicio. Utilizando una técnica de soplado de vidrio, la oblea de vidrio fino, bajo altas temperaturas y presión de vacío externa, forma una burbuja casi perfecta. Los investigadores hicieron crecer matrices de esferas de 230 micrones a 1,2 milímetros de diámetro con espesores de pared entre 300 nanómetros y 10 micrómetros.

"La parte inferior de la esfera se adelgaza hasta que es básicamente un agujero, "Dijo Tadigadapa." Puedes poner la luz en el exterior de la esfera, pero haz toda la química en la cara interior del caparazón. Puede traer cualquier analito que desee identificar, pero va por la superficie interior. Eso trae muchas posibilidades. Puedes hacer detección química, detección de vapor, detección biofísica, detección de presión y detección de temperatura realmente excepcional ".

Después de muchos intentos fallidos, el equipo descubrió que la clave para hacer un sensor de alta calidad radica en asegurarse de que el plano ecuatorial de la esfera, su centro, está por encima de la superficie del chip.

Para comprender la calidad de sus esferas, El estudiante de doctorado de Tadigadapa, Chenchen Zhang, y el recién graduado de doctorado Eugene Freeman trabajaron con Alexander Cocking, estudiante de doctorado en el laboratorio del experto en láser de Penn State, Zhiwen Liu, profesor de ingeniería eléctrica.

"Hacemos las burbujas y luego las llevamos al laboratorio del Dr. Liu para obtener los niveles de resonancia y tomar las medidas, "dijo Zhang, autor principal en un artículo que describe su trabajo, que aparece hoy (2 de noviembre) en Informes científicos , una en línea, Revista de acceso abierto. Este resultado tendrá un significado particular para la detección biofísica de laboratorio en un chip para la detección de enfermedades, Dijo Zhang. "O agregando una capa de polímero en el interior de la burbuja, podría hacer un sensor de humedad realmente sensible ".

Tadigadapa agregado, "Hay algunas posibilidades realmente interesantes. Creo que generará un gran trabajo de seguimiento".