Se espera que los sistemas que permiten la detección de nivel molecular sin etiquetas tengan un impacto enorme en las ciencias bioquímicas. La investigación se centra en materiales y tecnologías basadas en la explotación del acoplamiento de la luz con las oscilaciones de carga electrónica, las llamadas resonancias de plasmones superficiales localizados, en antenas nanoestructuradas metálicas. La razón de esta atención enfocada es su idoneidad para la detección de una sola molécula, que surgen del volumen de detección intrínsecamente nanoscópico y la alta sensibilidad al entorno local. Por lo general, los metales que se utilizan para construir estas nanoantenas son el oro o la plata. Durante mucho tiempo se consideró imposible en la práctica acoplar la luz de forma eficaz en plasmones localizados con metales ferromagnéticos como el níquel o el cobalto.

Hace unos años, una colaboración entre los grupos de nanomagnetismo y nanoóptica en nanoGUNE demostró que las nanoantenas ferromagnéticas soportan plasmones localizados, y, al mismo tiempo, muestran una actividad magnetoóptica considerable bajo la aplicación de campos magnéticos externos. La idea de unir luz y magnetismo a nanoescala utilizando plasmones led, en la última decada, al campo de rápido desarrollo de la magnetoplasmónica para realizar fenómenos y funcionalidades novedosos e inesperados para la manipulación de la luz y / o estados de espín a nanoescala.

Ahora, un equipo de investigadores de CIC nanoGUNE, en colaboración con investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers y la Universidad de Gotemburgo, han descubierto una nueva forma de detección óptica, utilizando los efectos magneto-ópticos de Kerr y Faraday en nanoantenas ferromagnéticas. Lo han mostrado recientemente en un trabajo publicado en Comunicaciones de la naturaleza cómo la compensación de fase diseñada en la respuesta electromagnética de las nanoestructuras magnetoplasmónicas les permite actuar como sensores ultrasensibles de nivel molecular sin etiquetas con altas cifras de mérito, verbigracia. excelentes prestaciones de detección con una extraordinaria relación señal / ruido. Más notablemente, han mostrado una sensibilidad superficial bruta (es decir, sin aplicar ningún procedimiento de ajuste) de dos órdenes de magnitud superiores a los valores actuales reportados para los sensores nanoplásmicos. Tal sensibilidad corresponde a una masa de 0.8 ag por nanoantena de poliamida-6.6, que es representativo de una gran variedad de polímeros, péptidos y proteínas. Esta prueba de concepto abre el camino para el diseño de un nuevo tipo de dispositivos prácticos, que se puede activar y controlar magnéticamente para lograr rendimientos de detección muy altos hasta un nivel submolecular.

El descubrimiento de estas capacidades ultrasensibles se dirige principalmente hacia la biomedicina y el diagnóstico como una forma eficiente de recuperar más información de una menor cantidad de fluidos. como sangre u orina, así como para detectar el suero del cáncer o para estudiar la dinámica de las proteínas tras la funcionalización de la superficie. Además de la biodetección, También hay muchas otras aplicaciones potenciales que no requieren funcionalización de la superficie y se beneficiarían enormemente de este enfoque novedoso. como la detección química de materiales tóxicos y explosivos, o aplicaciones de monitorización de espesores ultraprecisas.