Los investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) han desarrollado una herramienta fácil de usar biosensor sintonizable diseñado para el rango de terahercios. Las imágenes de órganos de ratón obtenidas con el nuevo dispositivo verifican que el sensor es capaz de distinguir entre diferentes tejidos. El logro amplía las posibilidades de aplicaciones de terahercios en análisis biológicos y diagnósticos futuros.

Los plasmónicos son tecnologías muy buscadas para aplicaciones de dispositivos en seguridad, detección y atención médica. Implican aprovechar la excitación de electrones libres en metales que se denominan plasmones de superficie. Una de las aplicaciones más prometedoras de los materiales plasmónicos es el desarrollo de biosensores ultrasensibles.

La capacidad de combinar plasmónicos con tecnologías emergentes de terahercios (THz) para detectar pequeños, muestras biológicas hasta ahora ha demostrado ser un desafío, principalmente porque las ondas de luz THz tienen longitudes de onda más largas que las visibles, luz infrarroja y ultravioleta.

Ahora, Yukio Kawano y sus colegas del Laboratorio de Tecnología de Tokio para la Investigación Interdisciplinaria Futura de la Ciencia y la Tecnología, que trabajan en colaboración con investigadores de la Universidad Médica y Dental de Tokio, han encontrado una manera de superar esta barrera mediante el diseño de un dispositivo THz basado en plasmónico sintonizable en frecuencia.

Una de las características clave del nuevo dispositivo es su diseño de ojo de buey en espiral (SBE) (consulte la Figura 1). Debido a sus ranuras suavemente variadas, "el período de la ranura cambia continuamente con la dirección del diámetro, resultando en características continuamente sintonizables en frecuencia, "Kawano dice en su estudio publicado en Informes científicos .

Otra ventaja del nuevo diseño es que incorpora una apertura denominada estrella Siemens, lo que permite una forma fácil de seleccionar la frecuencia deseada simplemente cambiando la rotación de la estructura plasmónica en espiral.

"El dispositivo también aumenta la intensidad del campo eléctrico en la apertura de sublongitud de onda, amplificando así significativamente la transmisión, "Dice Kawano.

En experimentos preliminares para evaluar qué tan bien el nuevo dispositivo podría visualizar tejidos biológicos, los investigadores obtuvieron espectros de transmisión de THz para varios órganos de ratón, como se muestra en la Figura 2. Para profundizar más, también realizaron el mapeo de THz de las colas de los ratones. Comparando imágenes obtenidas con y sin el diseño SBE, el estudio mostró que el primero condujo a una capacidad notablemente mejorada para distinguir entre diferentes tejidos, como el cabello, piel y hueso (ver Figura 3).