Ricercatori delle Università di Bristol e Bedfordshire, in collaborazione con la multinazionale ABB, hanno progettato e testato una serie di array di nanoantenne plasmoniche che potrebbero portare allo sviluppo di una nuova generazione di sensori di fluorescenza ultrasensibili ea basso costo che potrebbero essere utilizzati per monitorare la qualità dell'acqua.

Gli array, progettato e testato dal dottor Neciah Dorh durante il suo dottorato di ricerca presso l'Università di Bristol, sono realizzati con nanotubi di alluminio fabbricati utilizzando la litografia a fascio di elettroni dal partner commerciale Kelvin Nanotechnologies. I nanorod, 50 nm di larghezza e 158 nm di lunghezza, sono progettati per migliorare in modo risonante l'emissione di fluorescenza da una gamma di contaminanti nell'acqua come il diesel o il triptofano.

Il lavoro, pubblicato in Ottica applicata , mostra un aumento di sei volte nell'emissione di fluorescenza misurata da un colorante. La ricerca mostra anche che progettando correttamente la spaziatura degli elementi dell'array, è possibile ottenere un'emissione fluorescente fortemente direzionale che consentirebbe di progettare sensori multi-lunghezza d'onda altamente integrati.

Il lavoro è stato svolto nel gruppo di ricerca del professor Martin Cryan, che fa parte del gruppo di Ricerca Fotonica del Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica.

Il progetto era una collaborazione con il dott. Andrei Sarua della School of Physics di Bristol e la dott.ssa Tahmina Ajmal dell'Università del Bedfordshire, che aveva precedentemente lavorato al progetto Aquatest a Bristol.

Insieme hanno sviluppato un prototipo a basso costo, Sistema di sensori a LED, che intendono sviluppare ulteriormente in un sistema portatile dispiegabile sul campo per eseguire il monitoraggio della qualità dell'acqua.

Martin Cryan, Professore di Elettromagnetismo Applicato e Fotonica nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica dell'Università di Bristol e coautore dell'articolo, ha detto:"Gli array di nanoantenne, che può essere fabbricato con tecniche di produzione a basso costo come la litografia a nanostampa, può portare un significativo miglioramento della sensibilità in modo che le misurazioni della qualità di laboratorio possano essere eseguite sul campo. Ciò consentirebbe l'implementazione di reti di sensori wireless remoti per l'avvertimento tempestivo dell'inquinamento o il monitoraggio continuo della qualità dell'acqua in ambienti sensibili".

Dottor Dor, ora membro del programma QTEC di Bristol, ha co-fondato una start-up, FluoretiQ, sviluppo di sensori di fluorescenza potenziati quantistica che aiuteranno a identificare i batteri in pochi minuti anziché giorni.

Il gruppo del professor Cryan sta sviluppando sistemi che potrebbero combinare la potenza delle nanoantenne con sensori quantistici potenziati per produrre ulteriori miglioramenti della sensibilità.