I ricercatori dell'Università di Okayama descrivono nella rivista Ottica Express l'uso della microscopia chimica Terahertz (THz) per misurare il pH di soluzioni a base acquosa con un volume fino a 16 nL. I risultati sono importanti per poter misurare le concentrazioni di pH in soluzioni di piccolo volume per analisi cliniche e ambientali.

Per la ricerca e il monitoraggio clinici e ambientali è importante essere in grado di misurare le concentrazioni di pH in soluzioni di piccolo volume. Però, i sistemi convenzionali utilizzati per misurare la concentrazione di ioni richiedono l'uso di elettrodi di riferimento che finiscono per ridurre il volume della soluzione, ponendo un limite al volume minimo che è possibile analizzare.

Ora, Dr.Toshihiko Kiwa e colleghi della Graduate School of Natural Science and Technology dell'Università di Okayama, Giappone, hanno dimostrato l'uso della microscopia chimica Terahertz (THz) per misurare il pH di soluzioni a base acquosa con un volume fino a 16 nL. I risultati sono pubblicati in Ottica Express . Questo tipo di microscopio ha una piastra di rilevamento con micropozzetti modellati che ospitano la soluzione; un impulso laser ultraveloce diretto sulla piastra sensibile genera una fotocorrente con modulazione ultraveloce che, a sua volta, emette radiazioni THz nello spazio libero. Poiché l'ampiezza della radiazione THz dipende dalla concentrazione di ioni nei micropozzetti, questo metodo apre la possibilità di visualizzare la concentrazione di ioni senza la necessità di utilizzare elettrodi. Ciò consente la misurazione di volumi di soluzione che sarebbero troppo piccoli per i metodi convenzionali.

Il microscopio chimico THz, che è stato sviluppato da questo stesso gruppo nel 2007, presenta un film sottile semiconduttore (silicio) montato su un substrato di zaffiro che funge da piastra di rilevamento. Uno strato di ossido si forma naturalmente sul film di silicio, fornendo uno strato isolante tra la superficie di silicio e la soluzione. I ricercatori hanno aggiunto una resina sopra lo strato di ossido e hanno utilizzato tecniche fotolitografiche convenzionali per modellare i micro pozzi al suo interno, ottenendo pozzi con un volume di 16 nL. Hanno anche ottimizzato gli impulsi laser per stabilizzare il segnale, e l'integrazione di questo metodo nel microscopio fa parte dei prossimi passi che i ricercatori intendono intraprendere.

Pensando alle direzioni future che il team è interessato ad esplorare, l'autore afferma che "cercheremo l'integrazione per il rilevamento multi-ione e la riduzione della dimensione del punto laser per migliorare l'accuratezza della microscopia chimica THz".