El chip, que también pueden tener usos en el seguimiento de la seguridad alimentaria, la lucha contra la falsificación y otros campos en los que se analizan trazas de productos químicos. Crédito:Huaxiu Chen, Universidad de Buffalo.
Investigadores de la Universidad de Buffalo informan sobre un avance de un chip sensor de sustancias químicas que podría conducir a dispositivos portátiles que detectan trazas de sustancias químicas, desde drogas ilícitas hasta contaminación, tan rápido como un alcoholímetro identifica el alcohol.
El chip, que también pueden tener usos en el seguimiento de la seguridad alimentaria, la lucha contra la falsificación y otros campos en los que se analizan trazas de productos químicos, se describe en un estudio que aparece en la portada de la edición del 17 de diciembre de la revista. Materiales ópticos avanzados .
"Existe una gran necesidad de sensores químicos portátiles y rentables en muchas áreas, especialmente el abuso de drogas, "dice el autor principal del estudio, Qiaoqiang Gan, Doctor., Catedrático de Ingeniería Eléctrica en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB.
El trabajo se basa en una investigación previa que llevó a cabo el laboratorio de Gan que implicó la creación de un chip que atrapa la luz en los bordes de las nanopartículas de oro y plata.
Cuando las moléculas biológicas o químicas aterrizan en la superficie del chip, parte de la luz capturada interactúa con las moléculas y se "dispersa" en la luz de nuevas energías. Este efecto se produce en patrones reconocibles que actúan como huellas dactilares de moléculas químicas o biológicas, revelando información sobre qué compuestos están presentes.
Debido a que todos los productos químicos tienen firmas únicas de dispersión de luz, la tecnología podría eventualmente integrarse en un dispositivo portátil para detectar drogas en sangre, aliento, orina y otras muestras biológicas. También podría incorporarse a otros dispositivos para identificar productos químicos en el aire o en el agua, así como otras superficies.
El método de detección se llama espectroscopía Raman mejorada en superficie (SERS).
Si bien es efectivo, el chip que el grupo Gan creó anteriormente no era uniforme en su diseño. Debido a que el oro y la plata estaban espaciados de manera desigual, podría dificultar la identificación de moléculas dispersas, especialmente si aparecieron en diferentes ubicaciones del chip.
Gan y un equipo de investigadores, con miembros de su laboratorio en la UB, e investigadores de la Universidad de Shanghai para la Ciencia y la Tecnología en China, y la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Arabia Saudita — han estado trabajando para remediar esta deficiencia.
El equipo utilizó cuatro moléculas (BZT, 4 MBA, BPT, y TPT), cada uno con diferentes longitudes, en el proceso de fabricación para controlar el tamaño de los espacios entre las nanopartículas de oro y plata. El proceso de fabricación actualizado se basa en dos técnicas, deposición de capas atómicas y monocapas autoensambladas, a diferencia del método más común y costoso de los chips SERS, litografía por haz de electrones.
El resultado es un chip SERS con una uniformidad sin precedentes que es relativamente económico de producir. Más importante, se acerca a las capacidades de detección de límite cuántico, dice Gan, que fue un desafío para los chips SERS convencionales
"Creemos que el chip tendrá muchos usos además de los dispositivos portátiles de detección de drogas, "dice el primer autor de este trabajo, Nan Zhang, Doctor., investigador postdoctoral en el laboratorio de Gan. "Por ejemplo, podría utilizarse para evaluar la contaminación del aire y el agua o la seguridad de los alimentos. Podría ser útil en los sectores de seguridad y defensa, y tiene un enorme potencial en el cuidado de la salud ".
