Scienziati alla ricerca di tracce di droghe, componenti per la fabbricazione di bombe e altre sostanze chimiche spesso illuminano i materiali che stanno analizzando.

Questo approccio è noto come spettroscopia, e implica lo studio di come la luce interagisce con tracce di materia.

Uno dei tipi più efficaci di spettroscopia è la spettroscopia di assorbimento infrarosso, che gli scienziati usano per scovare sostanze dopanti nei campioni di sangue e minuscole particelle di esplosivo nell'aria.

Mentre la spettroscopia di assorbimento a infrarossi è migliorata notevolmente negli ultimi 100 anni, i ricercatori stanno ancora lavorando per rendere la tecnologia più sensibile, economico e versatile. Un nuovo sensore di intrappolamento della luce, sviluppato da un team di ingegneri dell'Università di Buffalo e descritto in un Materiali ottici avanzati studio, fa progressi in tutte e tre le aree.

"Questo nuovo dispositivo ottico ha il potenziale per migliorare le nostre capacità di rilevare tutti i tipi di campioni biologici e chimici, "dice Qiaoqiang Gan, dottorato di ricerca, professore associato di ingegneria elettrica presso la School of Engineering and Applied Sciences di UB, e l'autore principale dello studio.

I coautori dello studio, che sarà presentato sulla copertina di Advanced Science News di settembre, nel laboratorio di Gan includono Dengxin Ji, Alec Cheney, Nan Zhang Haomin Song e Xie Zeng, dottorato di ricerca. Altri coautori provengono dalla Fudan University e dalla Northeastern University, sia in Cina, e l'Università del Wisconsin-Madison.

Il sensore lavora con la luce nella banda del medio infrarosso dello spettro elettromagnetico. Questa parte dello spettro viene utilizzata per la maggior parte dei telecomandi, visione notturna e altre applicazioni.

Il sensore è costituito da due strati di metallo con un isolante inserito nel mezzo. Utilizzando una tecnica di fabbricazione chiamata deposizione di strati atomici, i ricercatori hanno creato un dispositivo con spazi vuoti inferiori a cinque nanometri (un capello umano è circa 75, 000 nanometri di diametro) tra due strati metallici. È importante sottolineare che questi spazi consentono al sensore di assorbire fino all'81% della luce infrarossa, un miglioramento significativo rispetto al 3% assorbito da dispositivi simili.

Il processo è noto come spettroscopia di assorbimento infrarosso potenziato dalla superficie (SEIRA). Il sensore, che funge da substrato per i materiali in esame, aumenta la sensibilità dei dispositivi SEIRA per rilevare le molecole da 100 a 1, Risoluzione 000 volte maggiore rispetto ai risultati precedentemente riportati.

L'aumento rende la spettroscopia SEIRA paragonabile ad un altro tipo di analisi spettroscopica, spettroscopia Rama con superficie migliorata (SERS), che misura la dispersione della luce rispetto all'assorbimento.

Il progresso SEIRA potrebbe essere utile in qualsiasi scenario che richieda la ricerca di tracce di molecole, dice Ji, il primo autore e un dottorando nel laboratorio di Gan. Ciò include ma non è limitato al rilevamento di farmaci nel sangue, materiali per la fabbricazione di bombe, arte fraudolenta e malattie da inseguimento.

I ricercatori intendono continuare la ricerca, ed esamina come combinare il progresso di SEIRA con il SERS all'avanguardia.