La capacidad de detectar pequeñas cantidades de moléculas es importante para la detección química, así como para el diagnóstico biológico y médico. En particular, Algunas de las aplicaciones más desafiantes y avanzadas involucran compuestos raros para los cuales solo unas pocas moléculas pueden estar presentes a la vez. Los dispositivos más prometedores para lograr una detección de ultra alta precisión son los sensores a nanoescala, donde las moléculas se colocan en pequeños espacios entre pequeñas placas de oro. Pero este método es efectivo solo si las moléculas se colocan con precisión dentro de los espacios. Ahora, Jinghua Teng del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales, Singapur, y colegas de la Universidad Nacional de Singapur han desarrollado un sensor en el que las moléculas se guían y colocan de manera eficiente en su posición.

Las resonancias electrónicas que ocurren en nanoestructuras de oro son como antenas muy poderosas, capaz de amplificar la radiación de pequeñas moléculas en su vecindad. Esto permite incluso la detección de moléculas individuales. Para que la señal sea captada por las antenas, sin embargo, las moléculas deben estar ubicadas con precisión dentro de los "puntos calientes" electromagnéticos (ver imagen). "Abordamos este desafío y desarrollamos un método para unir selectivamente las moléculas a los puntos calientes electromagnéticos en la estructura de la nanoantena para lograr el máximo efecto, "explica Teng.

Los investigadores necesitaban preparar la superficie del dispositivo de manera que las moléculas se unieran solo a las áreas deseadas entre las placas de oro, no a ellas. Lo lograron depositando una fina película de titanio entre las placas de oro. El titanio se oxida en el aire, formando dióxido de titanio estable, que es aislante y tiene propiedades muy diferentes a las planchas de oro. Luego, los investigadores cubrieron la superficie con varias soluciones orgánicas que evitan selectivamente que las proteínas y otras moléculas se unan al oro mientras atraen las moléculas de interés a la almohadilla de titanio. En las pruebas iniciales, Las señales de las moléculas adheridas al titanio en el punto caliente mostraron una sensibilidad seis veces mayor que las que se adhirieron aleatoriamente a través del dispositivo.

El siguiente paso será aumentar la sensibilidad del sensor hasta el límite máximo, explica Teng. "La gente ha estado soñando y trabajando hacia la detección de una sola molécula. Este trabajo es parte de estos esfuerzos. Proporciona una manera de unir selectivamente biomoléculas a los puntos calientes y demuestra que puede mejorar la sensibilidad molecular y reducir la cantidad de muestra requerida. . " Sin embargo, se requerirán más mejoras en el diseño del dispositivo, agrega Teng. "Avanzando, nos gustaría impulsar aún más la sensibilidad optimizando la estructura y probando la detección de múltiples agentes en un chip ".