Científicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente (FEFU) en colaboración con colegas de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia (FEB RAS), Universidad ITMO y Universidad Tecnológica de Swinburne (Australia), han desarrollado un método para la producción en masa eficiente de nanoantenas totalmente aleadas de silicio-germanio. La tecnología tiene aplicaciones potenciales en plataformas biosensoriales ópticas y sensores químicos de próxima generación para un rastreo rápido y preciso de virus. contaminaciones, explosivos etc. a bajas concentraciones. El estudio se publica en Nanoescala .

Para fabricar nanoantenas ópticas totalmente dieléctricas (AD), Los científicos han propuesto una tecnología fácil basada en una deshumectación asistida por temperatura de sustratos comerciales de silicio sobre aislante (SOI) a 800 grados C en alto vacío. Tal tratamiento de un sustrato SOI conduce a la formación de nanogotas de silicio, que se pueden utilizar como nanoantenas ópticas, amplificando las señales de varias moléculas adsorbidas. La deposición de Ge en el proceso de deshumectación SOI produce nanopartículas aleadas con propiedades únicas. Estas nanoantenas permiten a los científicos identificar moléculas adsorbidas, así como acceder y controlar la temperatura local con alta precisión y resolución en el proceso de medición.

"Es muy útil conocer la temperatura local, porque en el proceso de medición, tanto las nanoantenas como las moléculas de analito adsorbidas se exponen a una intensa radiación láser que provoca su calentamiento. Al mismo tiempo, la mayoría de las moléculas orgánicas se degradan a temperaturas bastante bajas alrededor de 130-170 grados C, es decir, en el proceso de medición, uno puede simplemente quemarlos antes de obtener una señal útil. Esta útil modalidad de retroalimentación de temperatura no se puede realizar con nanoantenas plasmónicas comúnmente utilizadas para diseñar biosensores. Las nanoantenas totalmente dieléctricas brindan una forma confiable de lograr esta característica, dado que el espectro de características medidas de las moléculas de analito ya contiene toda la información necesaria para determinar la temperatura local del sistema nanoantena-molécula, "dijo Aleksandr Kuchmizhak, investigadora del Centro de Realidad Virtual y Aumentada FEFU.

"Al controlar la concentración de germanio en las nanopartículas de silicio aleado, se pueden adaptar sus propiedades; en particular, controlar sus características ópticas resonantes, así como la eficiencia de conversión de luz a calor. Esto es muy útil para estudiar varios procesos químicos y reacciones inducidas por radiación láser, "dijo Evgeny Mitsai, investigador del Instituto de Procesos de Automatización y Control y del Instituto de Química, FEB RAS.

El científico enfatizó que al usar nanoantenas totalmente dieléctricas, los científicos pueden estudiar en detalle los efectos mediados por la temperatura en las reacciones químicas inducidas por láser a alta resolución temporal. Es más, Las nanoantenas totalmente dieléctricas siguen siendo químicamente no invasivas.

Hasta hoy, la producción en masa de nanoantenas totalmente dieléctricas fue difícil. La litografía por haz de electrones de uso común era demasiado cara y requería mucho tiempo. La tecnología propuesta por los científicos de FEFU en colaboración con sus colegas de la FEB RAS, Universidad ITMO, universidades de Australia y Túnez, permite superar esta limitación.