Varias aplicaciones de la resonancia plasmónica reticular de primer orden (FLPR) a) Respuesta espectral del sensor SP de matriz de nanovacios causada por la inyección de vapor de etanol saturado. (b) Amplitud cuadrada normalizada del campo EM E2 / E2 0 calculada cerca de la superficie de la matriz de nanovacíos sumergida en tolueno, tras su excitación desde la parte superior por una fuente linealmente polarizada a una longitud de onda de 2,5 μm. (c) Espectros de reflexión FTIR de la matriz de nanovacios en el aire y debajo de la capa líquida de tolueno. La curva punteada proporciona la contribución de la matriz de nanovacaciones al espectro de reflexión, si se toma sin la absorción de tolueno. El panel inferior muestra la reflexión FTIR de la superficie lisa de la película de Au cubierta por tolueno obtenido en las mismas condiciones. Crédito:FEFU
Científicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente (FEFU) con colegas de Rusia, Japón, y Australia han desarrollado un sensor multipropósito basado en una película de oro especialmente diseñada, cuya superficie contiene millones de nanoantenas parabólicas producidas por impresión láser de femtosegundos. El sensor identifica moléculas en concentraciones de trazas, detectarlos en entornos líquidos y gaseosos. Se puede ajustar fácilmente para proporcionar diferentes modalidades, incluyendo estudios biológicos, tareas médicas y de seguridad. La investigación relacionada se publica en Nanomateriales .
El sensor reacciona a los cambios más pequeños del entorno en las proximidades de su superficie, p.ej. moléculas orgánicas o de gas, cambios en el índice de refracción local de un líquido, etc. y se puede aplicar para bioanálisis, monitoreo ambiental, análisis de la calidad de los alimentos, y varios sistemas de seguridad.
"A pesar del progreso significativo que la ciencia ha logrado en el campo de los sensores fisicoquímicos de alta precisión durante las últimas décadas, Todavía se requieren tecnologías flexibles y costosas para fabricar sensores multipropósito baratos que combinen diferentes modalidades de medición dentro de un solo dispositivo. Las tecnologías litográficas existentes para la fabricación de tales sensores consumen tiempo y dinero y, por lo tanto, no son adecuadas para la producción en masa. Propusimos una tecnología de impresión láser eficiente y barata para solucionar el problema mencionado. Utilizándolo podemos producir fácilmente elementos sensores con la morfología superficial deseada y las propiedades resonantes, optimizado para fusionar diferentes modalidades de detección y tener suficiente resistencia mecánica para operar en entornos líquidos, "dijo Aleksandr Kuchmizhak, becario de investigación en la FEFU STI de Realidad Virtual y Aumentada.
El sistema sensor basado en una película de oro nanotexturizada se fabricó mediante impresión láser de femtosegundos directa. La exposición de una película de oro tan ultrafina a pulsos de un solo femtosegundo resultó en la formación de millones de nanoestructuras parabólicas huecas (nanovacios), las llamadas nanoantenas. Una matriz ordenada de estas nanoestructuras tiene propiedades ópticas resonantes pronunciadas. Convierten eficazmente la radiación incidente de los rangos espectrales visible e IR en ondas superficiales especiales, los llamados plasmones de superficie, que proporcionan al sensor su notable sensibilidad a los cambios en el entorno.
Científicos de FEFU, FEB RAS y MEPhI, así como del Instituto de Tecnología de Nagoya (Japón), La Universidad de Tokai (Japón) y la Universidad Tecnológica de Swinburne (Australia) participaron en el trabajo.
Previamente, científicos de FEFU y la Universidad Tecnológica de Swinburne se asociaron con colegas indios y japoneses, había desarrollado un elemento óptico basado en una serie de nanoantenas de silicio en forma de cruz. Estar organizado de manera apropiada, estas nanoantenas formaban una placa de ondas en espiral para los rangos espectrales de IR y THz medios, lo que permitía la conversión de un haz gaussiano ordinario en un haz de vórtice singular. El elemento óptico destinado a realizar estudios avanzados de laboratorio de la estructura de las proteínas en el rango espectral IR, así como para estudiar nuevos compuestos moleculares quirales.
