Ученые сообщили о том, что скоро, возможно, появятся датчики высокой чувствительности, способные обнаружить молекулы различных веществ. Сейчас это все еще остается сложной задачей.
По словам исследователей, работа которых опубликована в научном журнале eLigh, одним из перспективных подходов в достижении этой цели является поверхностно-усиленное инфракрасное поглощение (SEIRA), которое использует плазмонные наноструктуры для усиления инфракрасных сигналов молекул, адсорбированных на их поверхности. При этом ключевую роль в технологии будет играть использование графена, который славится своей высокой чувствительностью и настраиваемостью. Однако из-за внутреннего молекулярного затухания взаимодействие между молекулами и графеном достаточно слабое.
Чтобы решить эту проблему и повысить чувствительность метода SEIRA, ученые предложили использовать синтезированные комплексно-частотные волны (КЧВ) для усиления молекулярных сигналов, обнаруживаемых датчиками на основе графена, по крайней мере на порядок. Метод также применим к молекулярному зондированию в различных фазах. Однако получение КЧВ в реальных оптических системах остается сложной задачей. Исследователи предлагают новый метод синтеза CFW путем объединения нескольких реальных частотных волн. Этот метод был успешно применен для улучшения пространственного разрешения суперлинз. В целом новый подход к SEIRA с использованием комплексно-частотных волн может быть успешно масштабирован на другие технологии SEIRA и повысить точность измерений, а также создать сверхчувствительные сенсоры для широкого спектра приложений, в том числе в медицине и экологии.
Ученые отмечают, что SEIRA на основе графена может помочь в определении молекул в газовой и твердой фазах. Также графен может усиливать молекулярное инфракрасное поглощение в водном растворе, а активная настраиваемость графеновых плазмонов расширяет диапазон частот обнаружения различных молекулярных колебательных мод путем изменения уровня легирования через напряжение на атворе.
Эти преимущества делают SEIRA на основе графена уникальной платформой для обнаружения молекулярных монослоев и позволяют в ближайшем будущем совершить научный прорыв в области молекулярного зондирования – например, научиться отслеживать молекулы, которые сейчас определить невозможно.
Источник: Новости мира инноваций
распечатать статью
