Gli scienziati dell'Università ITMO hanno sviluppato un nuovo metodo ottico per misurare i tassi di consegna dei reagenti per "laboratori su un chip". Il metodo si basa su un'interazione dinamica tra una nanoantenna e molecole luminescenti poiché la distanza tra loro influisce sull'intensità della luce. Elaborato matematicamente, queste dinamiche luminose determinano la velocità del flusso. Questo metodo può essere utilizzato anche per misurare la temperatura e identificare i tipi di flusso. La ricerca è stata pubblicata su Recensioni su laser e fotonica .
"Lab on a chip" è un piccolo dispositivo che conduce reazioni chimiche, analisi o sintesi su un chip che misura solo alcuni centimetri quadrati. Può essere utilizzato per stimare le concentrazioni di sostanze, eseguire la diagnostica, o eseguire processi biochimici complessi. I reagenti vengono somministrati tramite microtubuli di diametro micron. La velocità di erogazione influisce sul corso della reazione, quindi gli scienziati stanno sviluppando sensori speciali per monitorare questa variabile.
Gli scienziati dell'Università ITMO hanno sviluppato un nuovo metodo ottico per misurare la velocità dei microflussi liquidi. Si basa sull'effetto Purcell, che appare quando le molecole luminescenti interagiscono con una nanoantenna concentrando il campo elettromagnetico. L'effetto descrive l'impatto che la distanza dalla nanoantenna ha sulla luminescenza delle molecole eccitate. Il monitoraggio di come una soluzione contenente molecole luminescenti cambia la sua radiazione quando si sposta oltre la nanoantenna aiuta a determinarne la velocità.
"Le molecole luminescenti emettono luce quando eccitate da un impulso laser. Tuttavia, la durata di questa emissione può variare a seconda della distanza dalla nanoantenna. Facciamo scorrere una soluzione di molecola luminescente oltre la nanoantenna, irradiare la regione vicino alla nanoantenna con un breve impulso laser, e registrare come il segnale si attenua. Dopo una lavorazione speciale, l'analisi di come il segnale svanisce nel tempo ci permette di capire quanto velocemente si stava muovendo la soluzione, " spiega Alexey Kadochkin, ricercatore associato presso il Laboratorio Internazionale di Nano-opto-meccanica dell'Università ITMO.
La post-elaborazione del segnale di dissolvenza ricevuto aiuta gli scienziati a selezionare componenti con diverse velocità di dissolvenza. La componente più intensa corrisponde alla radiazione emessa dalla soluzione quando si trova più lontano dalla nanoantenna. Allo stesso tempo, lo spettro dei tassi di dissolvenza contiene componenti che corrispondono all'emissione di molecole che interagiscono con la nanoantenna. Stabilire la posizione di questi componenti aiuta a misurare la velocità del flusso.
"Questo lavoro rimane ancora nel regno della teoria, quindi siamo davvero orgogliosi del fatto che abbia realizzato la copertina. Nel prossimo futuro abbiamo in programma di estendere il metodo per misurare le temperature registrando il moto Browniano, imparare a distinguere tra diversi tipi di flusso, e condurre esperimenti. Di conseguenza, vogliamo progettare un modello conclusivo per i sensori "lab on a chip", "dice Alexander Shalin, capo del Laboratorio Internazionale di Nano-opto-meccanica dell'Università ITMO.
