Una jungla de nanotubos recubiertos.
(Phys.org) - Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y el Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) en Zúrich han desarrollado un nuevo método de uso de nanotubos para detectar moléculas en concentraciones extremadamente bajas que permiten la detección de trazas de amenazas biológicas. explosivos y drogas.
El equipo de investigación conjunto, dirigido por la ingeniera de LLNL Tiziana Bond y el científico de ETH Hyung Gyu Park, están usando espaguetis, nanotubos de carbono recubiertos de oro y hafnio (CNT) para amplificar las capacidades de detección en la espectroscopia Raman mejorada en superficie (SERS).
SERS es una técnica sensible a la superficie que mejora la dispersión inelástica de fotones por moléculas adsorbidas en superficies metálicas rugosas o por nanoestructuras.
Bond y sus colaboradores están usando nanotubos recubiertos de metal agrupados como un dosel de la jungla para amplificar las señales tanto del incidente como de la luz dispersada Raman mediante la excitación de los plasmones de electrones locales.
Su verdadero avance, sin embargo, está descubriendo el uso de un recubrimiento dieléctrico intermedio (hafnio) para bloquear la extinción de los electrones libres en el metal por los CNT, permitiendo que los nanotubos funcionen sin inhibiciones.
Al preservar los electrones y mejorar la luz mediante el uso de junglas de nanotubos, el equipo puede aumentar significativamente la sensibilidad de detección del SERS en las estructuras de CNT.
La vista superior del dosel de la jungla (acercar para el mejor de los casos:espesor de hafnio de 2,5 nanómetros y espesor de oro de 20 nanómetros).
El recubrimiento de hafnio permite la acumulación de nanotubos de oro que crean un dosel grueso lleno de puntos sensibles para la detección. Los nanotubos permiten atrapar la luz incidente y enfocarla en los numerosos puntos de contacto y grietas. permitiendo el paso de la luz dispersa por Raman. Esto permite que los dispositivos Raman portátiles detecten e identifiquen sustancias específicas en el aire de forma aleatoria.
"Este es un descubrimiento muy importante en nuestros esfuerzos por mejorar el uso de los dispositivos SERS, Bond dijo. "Obtuvimos este valioso conocimiento a través de la investigación básica multidisciplinaria y abordando el problema con un diseño racional".
Imagen de microscopía de fuerza atómica (AFM) del catalizador para el crecimiento de nanotubos.
Bond y Park esperan que su material de ingeniería eventualmente se use en dispositivos portátiles para realizar análisis in situ de impurezas químicas como contaminantes ambientales o residuos farmacéuticos en el agua. Otras aplicaciones incluyen el monitoreo en tiempo real en el punto de atención de los niveles fisiológicos para la industria biomédica y la detección rápida de drogas y toxinas para la aplicación de la ley.
"Estamos en proceso de presentar una patente para nuestro nuevo descubrimiento, "Dijo Bond.
